تهیه و مشخصه‌یابی پراکنه‌ی پلی استر اکریلات تقلیل پذیر با آب مورد استفاده در صنایع پوشش‌های خودرویی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده‌ مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

amnc.2021.9.36.2

چکیده

مسائل زیست محیطی امروزه صنایع مختلف پوششی، از جمله صنایع خودرویی را به سمت استفاده از پوشش‌های پایه آبی سوق داده‌اند. رزین‌های پلی استر به عنوان یکی از اجزای پرکاربرد در بن‌پوشه‌های این صنعت به شمار می‌روند. با ایجاد پیوند دوگانه در زنجیر اصلی آن‌ها قادر خواهند شد با مونومرهای اکریلیکی وارد واکنش شده و به عاملیت‌های هدف داری برسند. در این پژوهش، ابتدا یک رزین پلی استر با استفاده از مونومرهای‌ اسید آدیپیک، کاردورا، تری متیلول پروپان و اسید فیوماریک تولید شد. سپس به منظور افزایش آب‌دوستی و ایجاد قابلیت پخش در آب، با ترکیبی از مونومرهای اسید اکریلیک و بوتیل اکریلات پیوند زده شد. این رزین پس از خنثی سازی توسط تری اتیل آمین قابلیت پخش در آب و ایجاد پراکنه‌ی پایه آبی پلی استر اکریلات را به دست آورد. متوسط عددی و وزنی جرم مولکولی این رزین به کمک آزمون کروماتوگرافی ژل تراوایی مقادیر 980 و 2069 و اندیس بسپاشیدگی آن 2/1 گزارش شدند. اعداد اسیدی و هیدروکسیلی محصول به ترتیب برابر 105 و 205 بوده‌اند. اندازه‌ی ذرات پراکنه‌ی نهایی به کمک آزمون پراکندگی نور دینامیکی 168/1 نانومتر اندازه گیری شدند. پایداری پراکنه‌ به کمک آزمون پتانسیل زتا اندازه گیری و مقدار میانگین آن 88/9- میلی ولت گزارش شد. فرآیند پخت رزین به دست آمده به همراه یک رزین ملامین انجام و چسبندگی کاتوپلاسم آن برابر 3B تعیین گردید.

کلیدواژه‌ها


 [1] B. van Driel et al., “New insights into the complex photoluminescence behaviour of titanium white
pigments,” Dye. Pigment., vol. 155, pp. 14–22, Aug.
2018.
[2] T. Ramdé, L. G. Ecco, and S. Rossi, “Visual appearance durability as function of natural and accelerated ageing of electrophoretic styrene-acrylic coatings: Influence of yellow pigment concentration,”
Prog. Org. Coatings, vol. 103, pp. 23–32, Feb. 2017.
[3] E. Hosseini, “A comprehensive review on the rheological characteristics of printing ink,” J. Res. Appl.
Mech. Eng., vol. 8, no. 2, p. 171179, Nov. 2020.
[4] X. Guo et al., “Waterborne acrylic resin modified
with glycidyl methacrylate (GMA): Formula optimization and property analysis,” Polymer (Guildf)., vol.
143, pp. 155–163, May 2018.
[5] T. Shimizu, A. Nagara, A. Kaji, S. Higashiura, and
M. Ohguchi, “Preparation of an acrylics-grafted polyester and its aqueous dispersion - structural study of
acrylics-grafted polyesters,” J. Appl. Polym. Sci., vol.
78, no. 2, pp. 392–402, 2000.
[6] T. Shimizu, S. Higashiura, and M. Ohguchi,
“Preparation of an acrylics-grafted polyester and its
aqueous dispersion,” J. Appl. Polym. Sci., vol. 72, no.
14, pp. 1817–1825, Jun. 1999.
[7] T. Shimizu, S. Higashiura, and M. Ohguchi,
“Preparation of an acrylics-grafted polyester and its
aqueous dispersion-mechanical properties of acrylics-grafted polyesters,” J. Appl. Polym. Sci., vol. 75,
no. 9, pp. 1149–1157, Feb. 2000.
[8] T. Shimizu, S. Higashiura, M. Ohguchi, H. Murase, and Y. Akitomo, “Water-borne polyester for inks
and coatings: Structural elucidation of acrylic-grafted
polyester and the particle of its aqueous dispersion,”
Polym. Adv. Technol., vol. 10, no. 7, pp. 446–454,
Jul. 1999.
[9] D. Anzilaggo, A. O’Reilly Beringhs, B. R. Pezzini, D. Sonaglio, and H. K. Stulzer, “Liquisolid systems: Understanding the impact of drug state (solution or dispersion), nonvolatile solvent and coating
material on simvastatin apparent aqueous solubility
and flowability,” Colloids Surfaces B Biointerfaces,
vol. 175, pp. 36–43, Mar. 2019
  [10] Y. Wu et al., “Measurement of mechanical properties of multilayer waterborne coatings on wood by
nanoindentation,” Holzforschung, vol. 73, no. 9, pp.
871–877, Sep. 2019.
[ ]11م. ابراهیمی, م. کثیریها و ا. اکبرینژاد, رزینها و پوششهای پایهآبی
(تهیه، فرمولاسیون و کاربرد,) چاپ دوم. تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی
امیرکبیر, .1392
[12] H. Wan, D. Song, X. Li, D. Zhang, J. Gao, and
C. Du, “Failure mechanisms of the coating/metal interface in waterborne coatings: The effect of bonding,” Materials (Basel)., vol. 10, no. 4, p. 397, Apr.
2017.
[13] Q. Zhang, Y. heng Xu, and Z. guang Wen, “Influence of water-borne epoxy resin content on performance of waterborne epoxy resin compound SBR
modified emulsified asphalt for tack coat,” Constr.
Build. Mater., vol. 153, pp. 774–782, Oct. 2017.
[14] M. Martinez, E. Gámez, N. Bellotti, and C.
Deyá, “Alkyd based water-reducible anticorrosive
paints and their antifungal potential,” Prog. Org.
Coatings, vol. 152, p. 106069, Mar. 2021.
[15] D. Ai, R. Mo, H. Wang, Y. Lai, X. Jiang, and
X. Zhang, “Preparation of waterborne epoxy dispersion and its application in 2K waterborne epoxy coatings,” Prog. Org. Coatings, vol. 136, p. 105258, Nov.
2019.
[16] C. Zhang, H. Wang, and Q. Zhou, “Waterborne
isocyanate-free polyurethane epoxy hybrid coatings
synthesized from sustainable fatty acid diamine,”
Green Chem., vol. 22, no. 4, pp. 1329–1337, Feb.
2020.
[17] A. O. Borode, N. A. Ahmed, and P. A. Olubambi, “Surfactant-aided dispersion of carbon nanomaterials in aqueous solution,” Phys. Fluids, vol. 31, no.
7, p. 071301, Jul. 2019.
[18] H. Yin, Y. Wan, J. Zhou, D. Sun, B. Li, and Q.
Ran, “Self-emulsified waterborne epoxy hardener
without acid neutralizers and its emulsifying and curing properties,” Pigment Resin Technol., vol. 48, no.
3, pp. 223–228, May 2019.
[19] A. K. Nanda, D. A. Wicks, S. A. Madbouly, and
J. U. Otaigbe, “Effect of ionic content, solid content,
degree of neutralization, and chain extension on
aqueous polyurethane dispersions prepared by prepolymer method,” J. Appl. Polym. Sci., vol. 98, no.
6, pp. 2514–2520, Dec. 2005.
[20] Y. H. Guo, J. J. Guo, S. C. Li, X. Li, G. S. Wang,
and Z. Huang, “Properties and paper sizing application of waterborne polyurethane emulsions synthesized with TDI and IPDI,” Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., vol. 427, pp. 53–61, Jun. 2013.
[21] L. W. Hill and Z. W. Wicks, “Amine solubilizers
for water-soluble acrylic baking enamels,” Progress in
Organic Coatings, vol. 8, no. 2. Elsevier, pp. 161–182,
30-Jun-1980.
[22] A. Patel, C. Patel, M. G. Patel, M. Patel, and A.
Dighe, “Fatty acid modified polyurethane dispersion
for surface coatings: Effect of fatty acid content and
ionic content,” Prog. Org. Coatings, vol. 67, no. 3, pp.
255–263, 2010.
[23] L. W. Hill and B. M. Richards, “VISCOSITY OF
COSOLVENT/WATER SOLUTIONS OF AMINE
NEUTRALIZED ACRYLIC COPOLYMERS.,” J.
Coatings Technol., vol. 51, no. 654, pp. 59–67, 1979.
[24] S. Bysko, J. Krystek, and S. Bysko, “Automotive Paint Shop 4.0,” Comput. Ind. Eng., vol. 139, p.
105546, Jan. 2020.
[25] A. Nawaz, B. Islam, and M. Sadiq Khattak, Polyester - Production, Characterization and Innovative
Applications. 2018.
[26] G. Fettis, Ed., Automotive Paints and Coatings.
Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH,
1994.
[27] H. J. Streitberger and K. F. Dössel, Automotive
Paints and Coatings: Second Edition. Wiley, 2008.
[28] J. Zhou, M. Xu, X. Zhang, Y. Leng, Y. He, and
B. Li, “Preparation of highly efficient flame retardant
unsaturated polyester resin by exerting the fire resistant effect in gaseous and condensed phase simultaneously,” Polym. Adv. Technol., vol. 30, no. 7, pp.
1684–1695, Jul. 2019.
[29] A. Bhattacharya and B. N. Misra, “Grafting: A
versatile means to modify polymers: Techniques, factors and applications,” Progress in Polymer Science
(Oxford), vol. 29, no. 8. Elsevier Ltd, pp. 767–814,
01-Aug-2004.
[30] V. Mannari and C. J. Patel, Understanding Coatings Raw Materials. Vincentz Network, 2015.
[31] M. Elrebii and S. Boufi, “Surfactant-free waterborne hybrid alkyd-acrylic dispersion: Synthe
  sis, properties and long term stability,” J. Ind. Eng.
Chem., vol. 20, no. 5, pp. 3631–3638, Sep. 2014.
[32] A. Khalyavina, L. Häußler, and A. Lederer, “Effect of the degree of branching on the glass transition temperature of polyesters,” Polymer (Guildf).,
vol. 53, no. 5, pp. 1049–1053, 2012.
[33] U. Poth, R. Baumstark, M. Schwartz, and R.
Schwalm, Acrylic resins. Vincentz Network, 2011.
[34] D. Gruyter, “Recommended Methods for the
Analysis of Alkyd Resins,” Pure Appl. Chem., vol.
33, no. 2–3, pp. 411–436, 2016.
[35] A. Asif, C. Huang, and W. Shi, “UV curing behaviors and hydrophilic characteristics of UV curable waterborne hyperbranched aliphatic polyesters,”
Polym. Adv. Technol., vol. 14, no. 9, pp. 609–615,
2003.
[36] F. Chu, X. Yu, Y. Hou, X. Mu, L. Song, and W.
Hu, “A facile strategy to simultaneously improve the
mechanical and fire safety properties of ramie fabricreinforced unsaturated polyester resin composites,”
Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 115, pp.
264–273, 2018.
[37] M. Jiang, Q. Liu, Q. Zhang, C. Ye, and G. Zhou,
“A series of furan-aromatic polyesters synthesized
via direct esterification method based on renewable
resources,” J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem., vol.
50, no. 5, pp. 1026–1036, 2012.
[38] A. S. G. Magalhães, M. P. A. Neto, M. N. Bezerra, N. M. P. S. Ricardo, and J. P. A. Feitosa, “Application of ftir in the determination of acrylate content
in poly(sodium acrylate-CO-acrylamide) superabsorbent hydrogels,” Quim. Nova, vol. 35, no. 7, pp.
1464–1467, 2012.