გამოყენების მიმოხილვაამინოფისის შემაკავშირებელი აგენტები
თერმომყარ საფარებში ამინოფისების (მელამინ-ფორმალდეჰიდი, ბენზომელამინ-ფორმალდეჰიდი და შარდოვანა-ფორმალდეჰიდის ფისები) მთავარი როლი ქიმიური რეაქციების გზით არის ძირითადი აპკის წარმომქმნელი მასალის მოლეკულების სამგანზომილებიან ქსელურ სტრუქტურაში ჯვარედინი დაკავშირება. ეს ქსელური სტრუქტურა მიიღება ამინოფის მოლეკულების აპკის წარმომქმნელი მასალის მოლეკულებზე არსებულ ფუნქციურ ჯგუფებთან რეაქციით და ამავდროულად სხვა ამინოფის მოლეკულებთან კონდენსაციის პოლიმერიზაციით. ამინოფისები ადვილად რეაგირებენ პირველადი და მეორადი ჰიდროქსილის ჯგუფების, კარბოქსილის ჯგუფების და ამიდის ჯგუფების შემცველ პოლიმერებთან; ამიტომ, ამინოფისები ხშირად გამოიყენება აკრილის, პოლიესტერის, ალკიდის ან ეპოქსიდური ფისების საფუძველზე დაფუძნებულ საღებავების სისტემებში.
ამინოფისები ასევე გამოიყენება პოლიურეთანის სისტემებში, როგორც საფარის დანამატები, გარკვეული გამოყენებისთვის საფარის საერთო მუშაობის გასაუმჯობესებლად.
ამინოფისების პრინციპი:
ამინოფისების მნიშვნელობა საცხობ ლაქებში გაცილებით აღემატება მათ პროპორციას საფარებში. სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება იმის გაგება, თუ როგორ გამოვიყენოთ ამინოფისების ქიმიური თვისებები საფარის ფორმულირების დიზაინში. მაგალითად,თუ საფარის შემქმნელები უკმაყოფილო არიან საფარის ფენის გარკვეული თვისებებით, მათ შეუძლიათ მათი კორექტირება შემდეგი მეთოდების გამოყენებით:
1. თავად აპკის წარმომქმნელი ფისის გაუმჯობესება ან ხელახალი შერჩევა;
2. ამინოფისების შერჩევა (მეთილის ეთერიფიკაცია ან ბუტილის ეთერიფიკაცია და ეთერიფიკაციის ხარისხის შერჩევა და ა.შ.);
3. აპკის წარმომქმნელი ფისისა და ამინოფის თანაფარდობა.
4. კატალიზატორის შერჩევა (დაემატოს თუ არა და რა რაოდენობით).
ზემოთ ჩამოთვლილი ოთხივე პუნქტი, პირველის გარდა,ეხება ამინოფისებს. ამინოფისების თვისებები დამოკიდებულია მათ ფუნქციურ ჯგუფებსა და აქტივობაზე.; ამიტომ, ამინოფისების სტრუქტურის გაგება უმნიშვნელოვანესია. თუმცა, ამინოფისების გაგებამდე აუცილებელია მათთან კომბინაციაში გამოყენებული მასპინძელი ფისების ძირითადი გაგება.
როგორც ადრე აღვნიშნეთ, ამინოფისები ძირითადადგამოიყენება ალკიდის ფისებთან, აკრილის ფისებთან, პოლიესტერის ფისებთან და ეპოქსიდური ფისებთან კომბინაციაშიალკიდური ფისები ძირითადად სინთეზირდება პოლიოლებისა და პოლიმჟავა ფისებისგან ეთერიფიკაციის გზით. სინთეზის დროს, სპირტები, როგორც წესი, ჭარბი რაოდენობითაა; პოლიმჟავების ზოგიერთი კარბოქსილის ჯგუფი შეიძლება სრულად არ რეაგირებდეს, რის შედეგადაც ალკიდური ფისები შეიცავს კარბოქსილის და ჰიდროქსილის ჯგუფების გარკვეულ რაოდენობას. კარბოქსილის და ჰიდროქსილის ჯგუფების რაოდენობა, როგორც წესი, ხასიათდება მჟავა რიცხვით და ჰიდროქსილის რიცხვით. მჟავა რიცხვი გულისხმობს KOH-ის მილიგრამების რაოდენობას, რომელიც საჭიროა 1 გ მყარი ფისის KOH-ით ტიტრაციით გასანეიტრალებლად. ჰიდროქსილის რიცხვი გულისხმობს KOH-ის მილიგრამების რაოდენობას, რომელიც საჭიროა 1 გ მყარი ფისის OH ჯგუფების სრულად გასანეიტრალებლად KOH-ით ტიტრაციით. ანალოგიურად, პოლიესტერის ფისები, აკრილის ფისები და ამინოფისები ასევე შეიცავს კარბოქსილის და ჰიდროქსილის ჯგუფების გარკვეულ რაოდენობას. განსხვავება მდგომარეობს ფისების სინთეზირებისთვის გამოყენებულ ნედლეულში; მაგალითად, აკრილის ფისებში კარბოქსილის ჯგუფები მიიღება აკრილის მჟავისგან, ხოლო ჰიდროქსილის ჯგუფები - ჰიდროქსიაკრილის მჟავისგან. ამინოფისებში კარბოქსილის და ჰიდროქსილის ჯგუფების რაოდენობაც განსხვავებულია. მჟავა რიცხვი, ჰიდროქსილის რიცხვი და სიბლანტე ფისების მნიშვნელოვანი მაჩვენებლებია, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს მათ მახასიათებლებზე.
ამინოფისების თემას რომ დავუბრუნდეთ, ჯერ მათ სტრუქტურას გავეცნოთ:
სურათი 1:
სურათი 2
სურათი 1 გვიჩვენებს ნაწილობრივ ალკილირებულ ამინოფისს, რომელიც შეიცავს ალკოქსის, იმინო და ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფებს. თუ ნახშირბადის და აზოტის ატომებით ფორმირებულ ექვსწევრიან რგოლს ჩონჩხად განვიხილავთ, მისგან წარმოქმნილი ტოტები ან სტრუქტურები ფიგურალურად შეიძლება აღიწეროს, როგორც სამი თავისა და ექვსი მკლავის მქონე. ამინოფისების თვისებების მრავალი ვარიაცია სწორედ ამ ექვსი „მკლავის“ განსხვავებებითა და მათი რთული განლაგებითა და კომბინაციებით არის განპირობებული.
სურათი 2 გვიჩვენებს უკიდურესად სიმეტრიულ HMMM სტრუქტურას, ანუ სრულად მეთილირებულ ამინოფისს, მხოლოდ ერთი ფუნქციური ჯგუფით: მეტოქსი ჯგუფით, რომელიც იდეალიზებულია. რადგან ეთერიფიკაციის ხარისხი ფაქტობრივი წარმოებისას ვერ მიაღწევს 1:6-ს (ყველაზე მაღალს), ე.წ. სრულად მეთილირებული ამინოფისი ყოველთვის შეიცავს გარკვეულ იმინო და ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფებს.
დავიწყოთ ამინოფისების პრინციპების გაგებით, რათა უკეთ გავიგოთ მათი თვისებები:
ფისის სინთეზირების პირველი ეტაპია მელამინისა და ფორმალდეჰიდის რეაქცია კატალიზატორის თანაობისას პოლიჰიდროქსიმეთილ მელამინის წარმოსაქმნელად. ტრიაზინის რგოლზე არსებული ყველა აქტიური წყალბადის ატომი შეიძლება გარდაიქმნას ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფებად, თუმცა სინამდვილეში, ტრიაზინის რგოლზე რეაგირებს ფორმალდეჰიდის 2-დან 6 მოლამდე. დარჩენილი შეურეაქცია აქტიური წყალბადის ატომები წარმოდგენილია იმინო ჯგუფებით. როგორც მოგვიანებით ვნახავთ, ეს ჯგუფები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ გამყარების პროცესში თვითკონდენსაციის პოლიმერიზაციის გზით.
პოლიჰიდროქსიმეთილმელამინი ძალიან არასტაბილურია და შეზღუდული ხსნადობა აქვს ჩვეულებრივ საფარ გამხსნელებში. ამინოფისები ძირითადად ფუნქციონირებენ როგორც ჯვარედინი შემაკავშირებელი და გამყარების აგენტები საფარებში. საფარებისთვის შესაფერისი ჯვარედინი შემაკავშირებელი აგენტის შესაქმნელად, ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფი, როგორც წესი, ეთერიფიცირდება მოკლეჯაჭვიანი სპირტით, რათა შემცირდეს მისი რეაქტიულობა და გაუმჯობესდეს მისი თავსებადობა ჩვეულებრივ აპკის წარმომქმნელ მასალებთან და ალიფატურ გამხსნელებთან. მეთანოლი და ბუტანოლი ჩვეულებრივ გამოიყენება მოკლეჯაჭვიანი სპირტების სახით. დამატებული მეთანოლის ან ბუტანოლის რაოდენობისა და სხვა პირობების კონტროლით, შესაძლებელია სხვადასხვა ხარისხის ეთერიფიკაციის მქონე ამინოფისების მიღება.
მხოლოდ ფორმალდეჰიდთან (ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფები) რეაქციაში შესული უბნების ბოლოში შეკვრა შეიძლება სპირტებით; რეაქციაში არმყოფი წყალბადის ატომები (იმინო ჯგუფები) არ რეაგირებენ მოკლეჯაჭვიან სპირტებთან. გარდა ამისა, ეს რეაქცია აჩვენებს, რომ ექვსივე ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფი რეაგირებს სპირტებთან ჰექსალკოქსიმეთილ მელამინის წარმოსაქმნელად, რაც იმას ნიშნავს, რომ ერთიდან ექვსამდე ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფის სპირტებთან რეაქციის კონტროლი რეალურად შესაძლებელია. სწორედ ამიტომ გვაქვს ამინოფისების ასეთი განსხვავებული ტიპები.
თვითპოლიმერიზაცია ამინო ფისების :
ამინოფისების მოლეკულური წონა განისაზღვრება თვითკონდენსაციის ხარისხით ანჯვარედინი კავშირიტრიაზინის რგოლსა და მელამინის მოლეკულებზე არსებულ ფუნქციურ ჯგუფებს (იმინო, ჰიდროქსიმეთილი, ალკოქსიმეთილი) შორის. საბოლოო გამოყენებისას, ჯვარედინი შეკავშირების პოლიმერიზაციის ხარისხი მნიშვნელოვნად მოქმედებს ამინოფის მოლეკულურ წონაზე და საფარის ფენის მუშაობაზე.
ამინოფისების თვითკონდენსაციის რეაქცია შეიძლება მოხდეს შემდეგი გზით:
სურათი 3:
მარცხნივ რეაქცია მეთილენის ხიდს წარმოქმნის, ხოლო მარჯვნივ რეაქცია მეთილენის ეთერის ხიდს. ამინოფისებში შეერთების ხარისხი, როგორც წესი, გამოიხატება პოლიმერიზაციის ხარისხით (DP): DP = თითოეული ტრიაზინის რგოლის მოლეკულური წონა / წონა. ადრეული ამინოფისები ძირითადად თვითპოლიმერიზებადი იყო, DP > 3.0-ით. ტექნოლოგიურმა მიღწევებმა შესაძლებელი გახადა თვითკონდენსაციის მინიმუმამდე დაყვანა დასრულებულ ამინოფისებში. ამჟამად, კომერციულად ხელმისაწვდომ მელამინის ფისებს აქვთ DP 1.1-მდე დაბალი.
ამინოფის მოლეკულური წონის ძირითადი გავლენა აისახება საფარის სიბლანტეზე. მელამინის ფისები, რომელთა DP > 2.0-ია, უნდა განზავდეს გამხსნელით მყარი ნივთიერებების 50%-80%-მდე, შესაბამისი სიბლანტის მისაღწევად. მონომერული ტიპის მელამინის ფისები, რომელთა DP 1.1-დან 1.5-მდეა, ჩვეულებრივ, 100%-ით ეფექტური მყარი ნივთიერებების სახით მიეწოდება; დამატებითი გამხსნელები მნიშვნელოვან გავლენას ახდენენ დასრულებული საფარის VOC-ებზე. ამინოფის მოლეკულური წონა ასევე გავლენას ახდენს საფარის გამყარების რეაქციასა და ფირის თვისებებზე. მაღალი DP ამინოფის გამოყენებით საფარის სისტემა მიაღწევს განსაზღვრულ ჯვარედინი შეერთების სიმკვრივეს უფრო მოკლე დროში, ვიდრე საფარის სისტემა, რომელიც იყენებს იმავე სტრუქტურის მქონე, მაგრამ უფრო დაბალი DP ამინოფის ფისს. ამიტომ, მაღალი DP ჯვარედინი შეერთების აგენტების შემცველ საფარებს იგივე გამყარების მდგომარეობის მისაღწევად სჭირდებათ ნაკლები კატალიზატორი ან უფრო სუსტი მჟავა კატალიზატორი. მოლეკულური წონის გავლენა ფირის თვისებებზე ძირითადად მოქნილობის დიაპაზონშია. მაღალი DP ამინოფის ფისებით გამყარებული საფარები შეიცავს ამინო-ამინო ბმების უფრო მაღალ პროცენტს და ამინო-ლაკის ნაკლებ ბმებს. ამ ტიპის ჯვარედინი შემაკავშირებელი ქსელის სტრუქტურა ქმნის საფარს კარგი სიმტკიცით, მაგრამ შეიძლება იყოს მყიფე. ეს ზოგჯერ შეიძლება კომპენსირებული იყოს უფრო მოქნილი საღებავის ფისის არჩევით. თუმცა, მაღალი მოქნილობის საფარების მოთხოვნით აპლიკაციებისთვის, როგორც წესი, საჭიროა მონომერული ამინოფისები.
კარბოქსილის ჯგუფების შემცველ პოლიესტერებს შეუძლიათ რეაქციაში შევიდნენ მელამინ-ფორმალდეჰიდთან და წარმოქმნან სასარგებლო თერმომყარი ზედაპირული საფარი ფიზიკური თვისებების ფართო სპექტრით.
ბუტილირებული მელამინ-ფორმალდეჰიდის ფისების უმეტესობა კომერციულად სიცოცხლისუნარიანია, ძირითადად პოლიმერიზაციის საწყისი ხარისხის (მოლეკულური წონის) და ალკოქსი ჯგუფების თანაფარდობისა და ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფებისა და ამინოწყალბადების არმქონე ფისების თანაფარდობის გამო. ეს განსხვავებები გავლენას ახდენს სითხის სიბლანტეზე, მელამინის თავსებადობაზე პოლიესტერთან და მინანქრის გამყარების სიჩქარეზე. ტრადიციული მელამინის ფისები, რომლებიც რეაგირებენ გვერდით ჰიდროქსილის ჯგუფებთან, ძირითადად ჯვარედინად უკავშირდება პოლიესტერის მოლეკულებს. რადგან ჯვარედინი შეკავშირების რეაქცია მჟავით კატალიზდება, 120°C-დან 150°C-მდე გამყარების ტემპერატურაზე, ძლიერი მჟავები, როგორც წესი, გავლენას ახდენენ პოლიესტერის ფისების ჯვარედინი შეკავშირების რეაქციაზე; თუმცა, ზოგიერთ პოლიესტერს სჭირდება დამატებითი მჟავა კატალიზი ძალიან სუსტ მჟავებში მინანქრის სისტემის გასამაგრებლად.
არსებობს შემდეგი ფენომენი: მელამინ-პოლიესტერის ჯვარედინი შეერთების რეაქციის გარდა, ბუტილირებული მელამინ-ფორმალდეჰიდის ფისი ასევე განიცდის თვითკონდენსაციის რეაქციას. ანუ, ამინოფისი განიცდის თვითშეერთებას მელამინის ქსელის სტრუქტურის წარმოქმნით. ეს რეაქცია მიმდინარეობს მელამინ-პოლიესტერის რეაქციასთან ერთდროულად და წარმოადგენს კონკურენტ რეაქციას. ამ რეაქციის მიზეზი ის არის, რომ ბუტოქსის ჯგუფების გარდა, ბუტილირებული მელამინ-ფორმალდეჰიდის ფისი ასევე შეიცავს თავისუფალ ნახშირწყალბადის მეთილის ჯგუფებს და წყალბადს იმინო ჯგუფებიდან, რომელთაგან თითოეულს შეუძლია ერთმანეთთან რეაქციაში შესვლა. მას შემდეგ, რაც ამინოფისი განიცდის თვითშეერთებას, ის კარგავს თავის ზოგიერთ ფუნქციას.
მიუხედავად იმისა, რომ თვითჯვარედინი შეერთება ხშირად საფარებს უფრო მეტ სიმტკიცეს და ქიმიურ წინააღმდეგობას ანიჭებს, ეს იწვევს ელასტიურობის მნიშვნელოვან დაკარგვას. პოლიესტერის ლაქებში საკმარისი ელასტიურობის მისაღწევად...
ჰექსამეთოქსიმეთილ მელამინი (HMMM) სრულად ჰიდროქსიმეთილირებული და სრულად მეთილირებული მონომერული ამინოფისია. ბუტილირებული მელამინ-ფორმალდეჰიდის მსგავსად, ის გაცხელებისას განიცდის პოლიესტერის ფისის ჰიდროქსილის ჯგუფებთან ჯვარედინი შეკავშირების რეაქციას, რაც ქმნის არადარბილებად მყარ ნივთიერებას. არსებითად, მჟავა კატალიზატორის გარეშე, HMMM არ განიცდის თვითშეკავშირებას ხანგრძლივი დროის ან ტემპერატურის მატების შემთხვევაშიც კი. თუმცა, მასიური HMMM განიცდის თვითშეკავშირების რეაქციას 150°C ტემპერატურაზე ძლიერი მჟავა კატალიზატორის თანაობისას. პირიქით, ძლიერი მჟავის არარსებობის შემთხვევაშიც კი, ჩვეულებრივი ბუტილირებული მელამინის და შარდოვანას ფისები განიცდიან ძლიერ თვითშეკავშირების რეაქციებს ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
ამინოფისების გამყარების რეაქცია:
ვინაიდან ამინოფისები გამოიყენება ძირითადი აპკის წარმომქმნელი მასალის მოლეკულების ქსელურ სტრუქტურად გადასაკავშირებლად, ამინოფისებისა და საღებავის ფისების თანაკონდენსაციის რეაქცია დიდ ინტერესს იწვევს. ტიპური მაგალითია ეთერიფიკაციის (გაცვლის) რეაქცია.ჰიდროქსილის ჯგუფების საღებავების ფისებზე და ალკოქსიმეთილის ჯგუფების ამინოფისებზე.
სითბოსა და მჟავა კატალიზატორების პირობებში (როგორც წესი, გამყარების პირობებში), ჯვარედინი შეერთება სწრაფად ხდება, რაც აკავშირებს საღებავზე არსებულ ყველა არსებულ ჰიდროქსილის ჯგუფს. სინამდვილეში, პოლიმერული ქსელის სტრუქტურის ფორმირებისას, რეაქტანტების სითხეობა მცირდება, რის შედეგადაც ზოგიერთი ჰიდროქსილის ჯგუფი რეაქციაში არ შედის. ზოგადად, როდესაც საფარში ამინოფისი ჭარბი რაოდენობითაა იდეალურ თანაფარდობასთან შედარებით, დარჩენილ ალკოქსი ჯგუფებს შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ სხვა რეაქციებში ან დარჩნენ რეაქციაში შეუსვლელები საფარ ფენაში. როგორც ადრე აღვნიშნეთ, ამინოფისები ადვილად თვითშეკავშირდებიან და რეაგირებენ ერთმანეთთან, რაც იწვევს მოლეკულური წონის ზრდას წარმოების დროს. ეს რეაქციები ასევე ხდება საფარის გამყარების დროს. ამრიგად, ამინოფისების თვითშეკავშირების გარკვეული ხარისხი აუცილებელია არა უარყოფითი ფაქტორის, არამედ კარგად გამძლე, მჭიდროდ შეფუთული პოლიმერული მატრიცის მისაღებად. ამინოფისების სამივე ფუნქციური ჯგუფი მონაწილეობს თვითშეკავშირების რეაქციებში და სრულად ალკილირებულ მელამინის ფისოვან საფარებში, რომლებიც კატალიზირებულია ძლიერი მჟავებით, არსებობს მტკიცებულება, რომ ეს რეაქციები ხდება საფარის ფისთან ეთერის გაცვლის შემდეგ. გარე კატალიზატორების ან სუსტი მჟავა კატალიზატორების არარსებობის შემთხვევაში, ეს თვითშეკავშირების რეაქციები კიდევ უფრო დიდი მასშტაბით ხდება მელამინის ფისოვან სისტემებში მაღალი იმინო/ან ჰიდროქსიმეთილის ფუნქციონალურობით. ორივე შემთხვევაში, მცირე თვითპოლიმერიზაციის რეაქცია გადამწყვეტია კარგი ქსელური სტრუქტურის ფორმირებისთვის.
ამინოფისის ჯვარედინი შეკავშირებული საფარის გამყარების დროს სხვა რეაქციებიც მიმდინარეობს, როგორიცაა ფორმალდეჰიდის მოცილება და ჰიდროლიზი. ფორმალდეჰიდის მოცილება ადვილად ხდება ნორმალურ გამყარების ტემპერატურაზე, რაც ამინოფისების გამყარების დროს ფორმალდეჰიდის გამოყოფის თითქმის ერთადერთი მიზეზია; მეორე ფორმალდეჰიდი თავისუფალი ფორმალდეჰიდია.
როდესაც ამინოფისები ჯვარედინი შეერთებით ქმნიან აპკებს და ამაგრებენ ერთმანეთს, ხდება ჰიდროლიზის ზოგიერთი რეაქცია. ამ პროცესის დროს ზოგიერთი ალკოქსიმეთილის ჯგუფი გარდაიქმნება ჰიდროქსიმეთილის ჯგუფებად. მელამინის ფისების ჰიდროლიზი, რომლებსაც აქვთ მაღალი იმინო ან ჰიდროქსიმეთილის შემცველობა, შეიძლება კატალიზდეს ტუტეებით და ოთახის ტემპერატურაზეც კი ნელა მიმდინარეობდეს. ეს ამინოფისებს უფრო მიდრეკილს ხდის თვითჯვარედინი შეერთებისკენ, რაც იწვევს საფარის სიბლანტის ზრდას შენახვის დროს. ამის თავიდან ასაცილებლად, წყალზე დამზადებულ საფარებში შეიძლება გამოყენებულ იქნას სრულად მეთილირებული მელამინის ფისები ან ტუტე ჰიდროლიზისადმი მდგრადი თანაგამხსნელები. სრულად ალკილირებული მელამინის ფისები მდგრადია ტუტე კატალიზირებული ჰიდროლიზის მიმართ წყალზე დაფუძნებულ სისტემებში. სრულად ალკილირებული და ნაწილობრივ ალკილირებული მელამინის ფისები არ არის მდგრადი მჟავა კატალიზირებული ჰიდროლიზის მიმართ წყალზე დაფუძნებულ სისტემებში; ამიტომ, წყალზე დაფუძნებულ სისტემაში უნდა იქნას გამოყენებული ბლოკირებული მჟავა კატალიზატორი.
თუ გსურთ მეტი გაიგოთჯვარედინი შემაკავშირებელი აგენტიპროდუქტები, თავისუფლად დაგვიკავშირდით.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 19 დეკემბერი