Шарҳи мухтасари татбиқиагентҳои пайвандкунандаи қатрони аминокислотаҳо
Нақши асосии қатронҳои аминокислотаҳо (меламин-формальдегид, бензомеламин-формальдегид ва қатронҳои мочевина-формальдегид) дар рӯйпӯшҳои термосетӣ пайваст кардани молекулаҳои асосии маводи плёнкасоз ба сохтори шабакавии сеченака тавассути реаксияҳои кимиёвӣ мебошад. Ин сохтори шабакавӣ тавассути реаксияи молекулаҳои қатрони аминокислотаҳо бо гурӯҳҳои функсионалии молекулаҳои маводи плёнкасоз ва ҳамзамон тавассути полимеризатсияи конденсатсия бо дигар молекулаҳои қатрони аминокислотаҳо ба даст оварда мешавад. Қатронҳои аминокислотаҳо бо полимерҳое, ки гурӯҳҳои гидроксилии аввалия ва дуюмдараҷа, гурӯҳҳои карбоксил ва гурӯҳҳои амид доранд, ба осонӣ реаксия мекунанд; аз ин рӯ, қатронҳои аминокислотаҳо одатан дар системаҳои рангкунӣ, ки дар асоси қатронҳои акрилӣ, полиэстерӣ, алкидӣ ё эпоксидӣ асос ёфтаанд, истифода мешаванд.
Қатронҳои амино инчунин дар системаҳои полиуретанӣ ҳамчун иловаҳои рӯйпӯшкунӣ барои беҳтар кардани кори умумии рӯйпӯшҳо барои баъзе барномаҳо истифода мешаванд.
Принсипи кори қатронҳои аминокислотаҳо:
Аҳамияти қатронҳои аминокислотаҳо дар лакҳои нонпазӣ аз таносуби онҳо дар рӯйпӯшҳо хеле зиёдтар аст. Фаҳмидани тарзи истифодаи хосиятҳои кимиёвии қатронҳои аминокислотаҳо дар тарҳрезии формулаҳои рӯйпӯшҳо торафт муҳимтар мегардад. Масалан,Агар формуласозони рӯйпӯш аз баъзе хосиятҳои плёнкаи рӯйпӯш норозӣ бошанд, онҳо метавонанд онҳоро бо истифода аз усулҳои зерин танзим кунанд:
1. Беҳтар кардан ё аз нав интихоб кардани худи қатрони плёнкасоз;
2. Интихоби қатронҳои амино (эфирикунонии метил ё эфирикунонии бутил ва интихоби дараҷаи эфирикунонӣ ва ғайра);
3. Таносуби қатрони плёнкасоз ба қатрони аминокислотаҳо.
4. Интихоби катализатор (он бояд илова карда шавад ё не ва чӣ қадар бояд илова карда шавад).
Ҳамаи чор нуктаи дар боло зикршуда, ба истиснои нуктаи аввал,ба қатронҳои аминокислотаҳо алоқаманд аст. Хусусиятҳои қатронҳои аминокислотаҳо аз гурӯҳҳои функсионалии онҳо ва фаъолияти онҳо вобастаанд.; аз ин рӯ, фаҳмидани сохтори қатронҳои аминокислотаҳо хеле муҳим аст. Аммо, пеш аз фаҳмидани қатронҳои аминокислотаҳо, доштани фаҳмиши асосии қатронҳои мизбон, ки дар якҷоягӣ бо онҳо истифода мешаванд, муҳим аст.
Тавре ки қаблан қайд карда шуд, аминқаторҳо асосан инҳоянддар якҷоягӣ бо қатронҳои алкидӣ, қатронҳои акрилӣ, қатронҳои полиэстерӣ ва қатронҳои эпоксидӣ истифода мешавадҚатронҳои алкидӣ асосан аз полиолҳо ва қатронҳои поликислота тавассути эфиризатсия синтез карда мешаванд. Ҳангоми синтез, спиртҳо одатан аз ҳад зиёданд; баъзе гурӯҳҳои карбоксилии поликислотаҳо метавонанд пурра реаксия накунанд, ки дар натиҷа қатронҳои алкидӣ миқдори муайяни гурӯҳҳои карбоксил ва гидроксилро дар бар мегиранд. Миқдори гурӯҳҳои карбоксил ва гидроксил одатан бо арзиши кислота ва арзиши гидроксил тавсиф карда мешавад. Арзиши кислота ба шумораи миллиграмм KOH, ки барои безарар гардонидани 1 г қатрони сахт бо титркунӣ бо KOH лозим аст, ишора мекунад. Арзиши гидроксил ба шумораи миллиграмм KOH, ки барои безарар гардонидани пурраи гурӯҳҳои OH дар 1 г қатрони сахт бо титркунӣ бо KOH лозим аст, ишора мекунад. Ба ҳамин монанд, қатронҳои полиэстерӣ, қатронҳои акрилӣ ва қатронҳои аминӣ низ миқдори муайяни гурӯҳҳои карбоксил ва гидроксилро дар бар мегиранд. Фарқият дар ашёи хоме, ки барои синтез кардани қатронҳо истифода мешаванд, аст; масалан, гурӯҳҳои карбоксил дар қатронҳои акрилӣ аз кислотаи акрилӣ ва гурӯҳҳои гидроксил аз кислотаи гидроксиакрилӣ меоянд. Миқдори гурӯҳҳои карбоксил ва гидроксил дар қатронҳои аминокислотаҳо низ фарқ мекунанд. Арзиши кислота, арзиши гидроксил ва часпакӣ ҳама нишондиҳандаҳои муҳими қатронҳо мебошанд, ки мустақиман ба самаранокии онҳо таъсир мерасонанд.
Баргашта ба мавзӯи қатронҳои аминокислотаҳо, аввал ба сохтори онҳо назар андозем:
Расми 1:
Расми 2
Дар расми 1 қатрони аминокислотаи қисман алкилшуда, ки гурӯҳҳои алкокси, имино ва гидроксиметилро дар бар мегирад, нишон дода шудааст. Агар мо ҳалқаи шашаъзоеро, ки аз ҷониби атомҳои карбон ва нитроген ташкил ёфтааст, ҳамчун скелет баррасӣ кунем, шохаҳо ё сохторҳои аз он ҳосилшударо метавон ба таври маҷозӣ ҳамчун се сар ва шаш даст тавсиф кард. Тафовутҳои бешумори хосиятҳои қатронҳои аминокислотаҳо маҳз аз сабаби фарқиятҳо дар ин шаш "даст" ва тартиб ва комбинатсияҳои мураккаби онҳо мебошанд.
Расми 2 сохтори хеле симметрии HMMM-ро нишон медиҳад, яъне қатрони аминокислотаи пурра метилшуда, ки танҳо як гурӯҳи функсионалӣ дорад: гурӯҳи метокси, ки идеализатсия шудааст. Азбаски дараҷаи эфиризатсия дар истеҳсоли воқеӣ наметавонад ба 1:6 (баландтарин) расад, қатрони аминокислотаи ба истилоҳ пурра метилшуда ҳамеша баъзе гурӯҳҳои имино ва гидроксиметилро дар бар мегирад.
Биёед бо фаҳмидани принсипҳои қатронҳои аминокислотаҳо оғоз кунем, то дар бораи хосиятҳои онҳо маълумот гирем:
Қадами аввал дар синтези қатрон ин реаксияи меламин бо формальдегид дар ҳузури катализатор барои ташкил кардани полигидроксиметил меламин мебошад. Ҳамаи атомҳои фаъоли гидроген дар ҳалқаи триазин метавонанд ба гурӯҳҳои гидроксиметил табдил ёбанд, аммо дар асл, аз 2 то 6 моли формальдегид ба ҳалқаи триазин реаксия мекунанд. Атомҳои фаъоли гидрогени боқимондаи реаксиянашуда бо гурӯҳҳои имино ифода карда мешаванд. Тавре ки мо баъдтар хоҳем дид, ин гурӯҳҳо дар раванди сахтшавӣ тавассути полимеризатсияи худконденсатсия нақши муҳим мебозанд.
Полигидроксиметил меламин хеле ноустувор буда, дар ҳалкунандаҳои анъанавии рӯйпӯшкунӣ қобилияти маҳдуди ҳалшавӣ дорад. Қатронҳои аминокислотаҳо асосан ҳамчун агентҳои пайвандкунандаи салиб ва хушккунанда дар рӯйпӯшҳо амал мекунанд. Барои эҷоди агенти пайвандкунандаи муносиб барои рӯйпӯшҳо, гурӯҳи гидроксиметил одатан бо спирти занҷири кӯтоҳ эфир карда мешавад, то реактивии онро кам кунад ва мутобиқати онро бо маводҳои анъанавии плёнкасоз ва ҳалкунандаҳои алифатӣ беҳтар созад. Метанол ва бутанол одатан ҳамчун спиртҳои занҷири кӯтоҳ истифода мешаванд. Бо назорати миқдори метанол ё бутанол, ки илова карда шудааст ва дигар шароитҳо, қатронҳои аминокислотаҳо бо дараҷаҳои гуногуни эфиризатсия ба даст оварда мешаванд.
Танҳо қисматҳое, ки бо формальдегид (гурӯҳҳои гидроксиметил) реаксия кардаанд, метавонанд бо спиртҳо пӯшонида шаванд; атомҳои гидрогени реаксиянашуда (гурӯҳҳои иминӣ) бо спиртҳои занҷири кӯтоҳ реаксия намекунанд. Ғайр аз ин, ин реаксия нишон медиҳад, ки ҳамаи шаш гурӯҳи гидроксиметил бо спиртҳо реаксия карда, меламин гексаалкоксиметилро ташкил медиҳанд, яъне реаксияи аз як то шаш гурӯҳи гидроксиметил бо спиртҳоро воқеан назорат кардан мумкин аст. Аз ин рӯ, мо намудҳои гуногуни қатронҳои аминокислотаҳо дорем.
Худполимеризатсия аз қатронҳои аминокислотаҳо :
Вазни молекулавии қатронҳои аминокислотаҳо аз рӯи дараҷаи худконденсатсия ёпайванди байниҳамдигарӣбайни гурӯҳҳои функсионалӣ (имино, гидроксиметил, алкоксиметил) дар ҳалқаи триазин ва молекулаҳои меламин. Дар истифодаҳои ниҳоӣ, дараҷаи полимеризатсияи салибӣ ба вазни молекулавии қатрони аминоксил ва кори плёнкаи рӯйпӯш таъсири назаррас мерасонад.
Реаксияи худконденсатсияи қатронҳои аминокислотаҳо метавонад бо роҳҳои зерин сурат гирад:
Расми 3:
Реаксия дар тарафи чап пули метиленро ташкил медиҳад, дар ҳоле ки реаксия дар тарафи рост пули метилении эфирро ташкил медиҳад. Дараҷаи пулбандӣ дар қатронҳои аминокислотаҳо одатан ҳамчун дараҷаи полимеризатсия (DP) ифода карда мешавад: DP = вазни молекулавӣ / вазни ҳар як ҳалқаи триазин. Қатронҳои аминокислотаҳои аввалия асосан худполимеризатсия мешуданд, ки DP > 3.0 буд. Пешрафтҳои технологӣ имкон доданд, ки худконденсатсия дар қатронҳои аминокислотаҳои тайёр ба ҳадди ақал расонида шавад. Айни замон, қатронҳои меламинии дастраси тиҷоратӣ DP-ҳои ҳадди ақал то 1.1 доранд.
Таъсири асосии вазни молекулавии қатрони аминокислотаҳо дар часпакии рӯйпӯш инъикос меёбад. Қатронҳои меламин бо DP > 2.0 бояд бо ҳалкунанда то 50%–80% сахтҳо омехта карда шаванд, то часпакии мувофиқ ба даст оварда шавад. Қатронҳои меламинии навъи мономер бо DP байни 1.1 ва 1.5 одатан дар шакли 100% сахтҳои самаранок таъмин карда мешаванд; ҳалкунандаҳои иловагӣ ба VOC-ҳои рӯйпӯши тайёр таъсири назаррас мерасонанд. Вазни молекулавии қатронҳои аминокислотаҳо инчунин ба реаксияи сахтшавии рӯйпӯш ва хосиятҳои плёнка таъсир мерасонанд. Системаи рӯйпӯше, ки қатрони аминокислотаи DP-и баландро истифода мебарад, ба зичии муайяншудаи пайванди салибӣ дар муддати кӯтоҳтар аз системаи рӯйпӯше, ки қатрони аминокислотаро бо ҳамон сохтор, вале DP-и пасттар истифода мебарад, мерасад. Аз ин рӯ, рӯйпӯшҳое, ки дорои агентҳои пайванди салибии DP-и баланд мебошанд, барои ба даст овардани ҳамон ҳолати сахтшавӣ ба катализатори камтар ё катализатори кислотаи заифтар ниёз доранд. Таъсири вазни молекулавӣ ба хосиятҳои плёнка асосан дар диапазони чандирӣ аст. Рӯйпӯшҳое, ки бо қатронҳои аминокислотаи DP-и баланд коркард шудаанд, фоизи баланди пайвандҳои аминокислотаҳо ва пайвандҳои аминокислотаи камтарро дар бар мегиранд. Ин намуди сохтори шабакавии пайванди салибӣ рӯйпӯшеро бо сахтии хуб ташкил медиҳад, аммо метавонад шикананда бошад. Баъзан инро бо интихоби қатрони ранги чандиртар ҷуброн кардан мумкин аст. Аммо, барномаҳое, ки рӯйпӯшҳои хеле чандирро талаб мекунанд, одатан қатронҳои аминои мономериро талаб мекунанд.
Полиэстерҳое, ки гурӯҳҳои карбоксил доранд, метавонанд бо меламин-формальдегид реаксия карда, рӯйпӯшҳои сатҳии термосетии муфидро бо доираи васеи хосиятҳои физикӣ ба вуҷуд оранд.
Бисёре аз қатронҳои меламин-формальдегиди бутилшуда аз ҷиҳати тиҷоратӣ қобили истифода мебошанд, ки асосан аз сабаби фарқиятҳо дар дараҷаи ибтидоии полимеризатсия (вазни молекулавӣ) ва таносуби гурӯҳҳои алкокси ба гурӯҳҳои бе гидроксиметил ва аминокислотаҳо мебошанд. Ин фарқиятҳо ба часпакии моеъ, мутобиқати меламин бо полиэстер ва суръати хушкшавии эмал таъсир мерасонанд. Қатронҳои анъанавии меламин, ки бо гурӯҳҳои паҳлӯии гидроксил реаксия мекунанд, асосан бо молекулаҳои полиэстер пайванди салибӣ доранд. Азбаски реаксияи пайванди салибӣ бо кислота катализ мешавад, дар ҳарорати хушкшавӣ байни 120°C ва 150°C, кислотаҳои қавӣ одатан ба реаксияи пайванди салибии қатронҳои полиэстер таъсир мерасонанд; аммо, баъзе полиэстерҳо барои хушк кардани системаи эмалӣ катализи иловагии кислотаро дар кислотаҳои хеле заиф талаб мекунанд.
Падидаи зерин вуҷуд дорад: Илова бар реаксияи пайванди салибии меламин-полиэстер, қатрони меламин-формальдегиди бутилӣ низ ба реаксияи худконденсатсия дучор мешавад. Яъне, қатрони аминокислотаи худконденсатсия шуда, сохтори шабакавии меламинро ташкил медиҳад. Ин реаксия ҳамзамон бо реаксияи меламин-полиэстер рух медиҳад ва як реаксияи рақобатпазир аст. Сабаби ин реаксия дар он аст, ки илова бар гурӯҳҳои бутокси, қатрони меламин-формальдегиди бутилӣ инчунин гурӯҳҳои озоди гидрокарбонҳои метил ва гидрогенро аз гурӯҳҳои иминӣ дар бар мегирад, ки ҳамаи онҳо метавонанд бо ҳамдигар реаксия кунанд. Пас аз он ки қатрони аминокислотаи худконденсатсия мешавад, он баъзе аз вазифаҳои худро аз даст медиҳад.
Гарчанде ки худпайвандкунӣ аксар вақт ба рӯйпӯшҳо сахтии бештар ва муқовимати кимиёвӣ медиҳад, он боиси аз даст додани назарраси чандирӣ мегардад. Барои ба даст овардани чандирии кофӣ дар лакҳои полиэстерӣ...
Гексаметоксиметил меламини (HMMM) як қатрони аминокислотаи мономерии пурра гидроксиметилшуда ва пурра метилшуда мебошад. Монанд ба меламини формальдегиди бутилшуда, он ҳангоми гармкунӣ бо гурӯҳҳои гидроксилии қатрони полиэстер реаксияи салиб-пайвастшавиро аз сар мегузаронад ва як моддаи сахти нармнашавандаро ташкил медиҳад. Асосан, бе катализатори кислотаӣ, HMMM ҳатто бо муддати тӯлонӣ ё ҳарорати баланд худпайвастшавиро аз сар намегузаронад. Бо вуҷуди ин, HMMM-и калон дар ҳарорати 150°C дар ҳузури катализатори кислотаи қавӣ реаксияи худпайвастшавиро аз сар мегузаронад. Баръакс, ҳатто дар сурати набудани кислотаи қавӣ, қатронҳои меламини анъанавии бутилшуда ва карбамид бо афзоиши ҳарорат реаксияҳои қавии худпайвастшавиро аз сар мегузаронанд.
Реаксияи сахтшавии қатронҳои аминокислотаҳо:
Азбаски қатронҳои аминокислотаҳо барои пайваст кардани молекулаҳои асосии маводҳои плёнкасоз ба сохтори шабакавӣ истифода мешаванд, реаксияи ҳамконденсатсияи қатронҳои аминокислотаҳо бо қатронҳои рангӣ хеле ҷолиб аст. Мисоли маъмулӣ реаксияи эфиризатсия (мубодила) мебошад.гурӯҳҳои гидроксил дар қатронҳои ранг ва гурӯҳҳои алкоксиметил дар қатронҳои аминокислотаҳо.
Дар шароити катализаторҳои гармӣ ва кислотаӣ (одатан шароити сахтшавӣ), пайвастшавии салибӣ зуд ба амал меояд ва ҳамаи гурӯҳҳои гидроксилии мавҷударо дар ранг пайваст мекунад. Дар асл, ҳангоми ташаккули сохтори шабакаи полимер, моеъии реактивҳо коҳиш меёбад ва баъзе гурӯҳҳои гидроксил бе реаксия мемонанд. Умуман, вақте ки миқдори зиёди қатрони аминокислота дар пӯшиш нисбат ба таносуби идеалӣ мавҷуд аст, гурӯҳҳои алкоксии боқимонда метавонанд дар дигар реаксияҳо иштирок кунанд ё дар плёнкаи пӯшиш бе реаксия боқӣ монанд. Тавре ки қаблан зикр гардид, қатронҳои аминокислотаҳо ба осонӣ худ ба ҳам пайваст мешаванд ва бо якдигар реаксия мекунанд, ки дар натиҷа вазни молекулавӣ ҳангоми истеҳсол афзоиш меёбад. Ин реаксияҳо инчунин ҳангоми сахтшавии пӯшиш ба амал меоянд. Ҳамин тариқ, ба ҷои он ки омили манфӣ бошанд, дараҷаи муайяни худ ба ҳам пайвастшавии қатронҳои аминокислотаҳо барои ба даст овардани матритсаи полимерии хуб пойдор ва зич басташуда муҳим аст. Ҳар се гурӯҳи функсионалии қатронҳои аминокислотаҳо дар реаксияҳои худ ба ҳам пайвастшавӣ иштирок мекунанд ва дар пӯшишҳои қатрони меламинии пурра алкилшуда, ки аз ҷониби кислотаҳои қавӣ катализ карда мешаванд, далелҳо мавҷуданд, ки ин реаксияҳо пас аз мубодилаи эфир бо қатрони пӯшиш ба амал меоянд. Дар сурати набудани катализаторҳои беруна ё катализаторҳои кислотаи заиф, ин реаксияҳои худпайвандӣ то андозае бештар дар системаҳои қатрони меламин бо функсияи баланди имин/ё гидроксиметил ба амал меоянд. Дар ҳарду ҳолат, реаксияи ночизи худполимеризатсия барои ташаккули сохтори хуби шабакавӣ муҳим аст.
Ҳангоми хушк шудани рӯйпӯшҳои бо қатронҳои аминокислотаҳо пайвастшуда, дигар реаксияҳое, ки ба амал меоянд, тозакунии формальдегид ва гидролиз мебошанд. Тозакунии формальдегид дар ҳарорати муқаррарии хушкшавӣ ба осонӣ ба амал меояд, ки қариб ягона сабаби ҷудошавии формальдегид ҳангоми хушк шудани қатронҳои аминокислотаҳо мебошад; формальдегиди дигар формальдегиди озод аст.
Вақте ки қатронҳои аминокислота барои ташкили плёнкаҳо ва хушкшавӣ бо ҳамдигар пайваст мешаванд, баъзе реаксияҳои гидролиз ба амал меоянд. Дар ин раванд, баъзе гурӯҳҳои алкоксиметил ба гурӯҳҳои гидроксиметил табдил меёбанд. Гидролизи қатронҳои меламин бо миқдори зиёди имин ё гидроксиметил метавонад аз ҷониби ишқорҳо катализ карда шавад ва ҳатто дар ҳарорати хонагӣ метавонад оҳиста ба амал ояд. Ин қатронҳои аминокислотаҳоро ба худпайвандӣ бештар майл мекунад, ки боиси афзоиши часпакии рӯйпӯш ҳангоми нигоҳдорӣ мегардад. Барои пешгирӣ аз ин, қатронҳои меламинии пурра метилшуда ё ҳалкунандаҳои ҳамҳалкунандае, ки ба гидролизи ишқорӣ тобоваранд, метавонанд дар рӯйпӯшҳои обӣ истифода шаванд. Қатронҳои меламинии пурра алкилшуда ба гидролизи ишқорӣ дар системаҳои обӣ тобовар мебошанд. Қатронҳои меламинии пурра алкилшуда ва қисман алкилшуда ба гидролизи кислотаӣ дар системаҳои обӣ тобовар нестанд; аз ин рӯ, дар системаи обӣ бояд катализатори кислотавии басташуда истифода шавад.
Агар шумо хоҳед, ки маълумоти бештар гиредагенти пайвандкунандаи байниҳамдигарӣмаҳсулот, озодона бо мо тамос гиред.
Вақти нашр: 19 декабри соли 2025