Silikon Reçineleri ile Performans Arttırma

Silikon Reçineleri ile Performans Arttırma

Yazar / Gerald L. Witucki

Düzenleyen / Çeviren: Pınar Çetin -  Dow Corning Kimya San. ve Tic. Ltd. Şti.


Bu endüstri, küreselleşme, regülasyon ve rasyonelleşme çağında; boya formülerleri, kolayca bulunabilen, kapsamlı kullanım alanları olan, eşsiz düzeyde dirençli malzemeler kullanmalılar. Kapsamlı potansiyel fiziksel özellikleri, termal ve UV dayanımları sayesinde silikon bazlı teknolojiler iyi anlaşılmış ve boya endüstrisinde en hızlı gelişen malzeme teknolojilerinden biridir.

 

Bu makalede, Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate olmak üzere iki ürünün polimer yapılarının çeşitliliğine ve kimyasal reaktivitelerine kısaca değinilmiştir. Bunlar; birbirine karışabilen tamamlayıcı ürünler olup, formülatörlerin organik reçine sistemlerine siloksanın kararlılığını katmasına ve bir çok pazar segmentinde boyaların fiziksel özelliklerinin spesifik uygulama gereksinimleriyle buluşmasına olanak verir.

 

Kimya

Silikon bazlı polimerler tasarlandıkları yapıya göre, kırılgan ve camsı olmaktan esnek ve lastiksi olmaya kadar her iki yapının arasında herhangi bir yerde olabilirler (Şekil 1). Organik substitusyon derecesi, verilen silikon atomuna bağlı organik grupların sayısını ifade eder. Buna karşılık, Q, T, D, M harfleri bağlı olan oksijen sayısını ifade eder (sırasıyla Quad, Tri, Di, Mono). Her iki gösterim de silikon bazlı polimerlerin bileşen yapıtaşlarını tanımlamak için kullanılabilir.

 

Harfli gösterim sistemi kullanılarak Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate reçineleri TD olarak tanımlanabilir. T bileşeni, çapraz bağlama, dayanıklılık ve sağlamlık sağlarken, D bileşeni ise esnekliği geliştirip, polimer viskozitesini düşürür. Bu iki ürün arasındaki temel farklılık T/D oranıdır. Dow Corning 3074 Intermediate için öncelikli bilesen T yapısı iken, Dow Corning 3037 Intermediate için öncelikli bilesen D yapısıdır. Bu nedenle, Dow Corning 3074 Intermediate dayanıklı, sert filmler oluştururken, Dow Corning 3037 Intermediate yumuşak ve esnek filmler oluşturur.

 

Bu reçineler, organik polimerleri veya diğer silikon reçineleri modifiye etmek üzere tasarlanmıştır. İnkorporasyon, reçinenin pişirilmesiyle kopolimerizasyon şeklinde olabileceği gibi silil metoksi (Si-OCH3) gruplarıyla reaksiyona girmesiyle basitçe soğuk karıştırma ile de olabilir. Son uygulamanın kürlenme parametreleri, kullanılan prosesi belirler.

 

Kürlenme süresi kısa olan OEM uygulamalarında (bobin kaplamalar gibi), uygulama öncesinde molekül ağırlığını oluşturmak için alkoksi gruplarının çoğunu fonksiyonel hidroksil reçinelerle (poliesterler gibi) reaksiyona sokarak uzaklaştırmak gerekir.

 

Sonraki silikon-organik kopolimer kürlenmesi organik reçinenin kimyasına bağlıdır, örneğin poliester/melamin sistem ya da alkid oksidasyon sistemi gibi.

 

Hidroliz ve müteakip alkoksi gruplarının kondansasyonu için yeterli süreye izin veren endüstriyel koruyucu/tamir boyaları için Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate, viskozite ve oluşabilecek potansiyel uçucu organik bileşenleri azaltmak üzere yüksek molekül ağırlıklı silikonlarla veya izosiyanat içermeyen oda sıcaklığında kürlenen gelişmiş termal ve UV dayanımına sahip sistemler oluşturmak üzere organik reçineler ile soğuk karıştırılabilirler.

 

Kürlenmeyi kolaylaştırmak için, hidrolizi ve alkoksi grupların yoğunlaşmasını sağlayacak katalizörlere (titanat ve kalay gibi) gereksinim duyulur. Uygulama ile birlikte metoksi grupları atmosferdeki nem ile reaksiyona girerek silanol oluşturur, bu da daha sonra başka bir metoksi grubuyla (metanol oluşturarak) veya başka bir silanol içeren polimerle (su oluşturarak) kondense olarak çapraz bağlı siloksan oluştururlar:


 

Geleneksel olarak silikon bazlı teknolojiyle, organik reçine modifikasyonu genellikle silikon pul reçinelere dayanır (Dow Corning Z-6018 Intermediate gibi). Bu yaklaşım iyi bilinir ve birçok spesifikasyona yerleşmiştir. Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate seçenekler ve avantajlar sunar:

• Silikon pul reçineleri yüksek oranda çapraz bağlıdır ve sert, esnekliği az olan filmler oluşturur. Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate daha yüksek esnekliğe sahip filmler oluşturmak için kullanılabilir.

• Düşük viskoziteli sıvılar olan Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate karşılaştırılabilir % NVC yüklemesi için pul reçinelere göre daha az çözücüye ihtiyaç duyar.

• Kolay dozlama: Pompalanabilen sıvıya karşın katı pul,

• Silanol fonksiyonel reçineler depolama esnasında ya da reçine pişerken kendiliğinden kondense olarak çözünmeyen bulanıklık oluşturabilir. Metoksi fonksiyonelliği kendiliğinden kondense olmaz- sadece hidroksil gruplarıyla reaksiyona girebilir- daha kalıcı kalitede kopolimerler oluşturur.

• Dow Corning 3074 Intermediate, Dow Corning 3037 Intermediate’e göre daha çok organik uyumluluğa sahiptir ve daha çok kullanılır. Çok yüksek esneklik gerektiğinde Dow Corning 3037 Intermediate benzer uygulamalarda tek başına da kullanılabilir veya dahayüksek esneklik gerektiğinde Dow Corning 3074 Intermediate ile birlikte de kullanılabilir. (Kullanım seviyesi: %15`ten %50`ye kadar. Tipik kullanım seviyesi: %30 silikon modifikasyonu.)


Uygulamalar

Reçine üreticileri ve boya formülatörleri Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate için aşağıdaki uygulamalarda yararlarını bulabilirler:

 

• Dow Corning 3055 (amin fonksiyonel) reçine ve organik reçine ile kombine edilerek, endüstriyel koruyucu/ tamir boya uygulaması için hava şartlarına dayanıklı, izosiyanat içermeyen ve ortam şartlarında kürlenebilen hibrit son katlar,

• Dış cephe için hava koşullarına daha dayanıklı mimari silikon-poliester bobin kaplamalar,

• Daha yüksek termal stabilite ve uzun ömürlü görünüm için pişirme kabı boyaları (iç ve dış yüzey),

• Silikon alkid kopolimerleri gibi açık havada, hava koşullarında sıra dışı dayanım gösteren güverte kaplamaları,

• Yüksek sıcaklık boyaları-modifiye edilmiş özellikler ve uçucu organik bileşikleri azaltmak için başka silikon reçineleriyle karıştırılır.

 

Sonuçlar

Küresel boya endüstrisinin rekabetçi, regülasyonlu ve talepkar ortamı, formülatörlerden uygun maliyetli, regülasyonlara uyumlu, farklılaştırılmış ürünler talep ediyor. Termal stabiliteye sahip ve hava koşullarına yüksek oranda dayanıklı silikon bazlı teknolojiler, sıra dışı dayanıklılıkta filmler yaratır. Dow Corning 3074 Intermediate ve Dow Corning 3037 Intermediate ürünleri, formülatörlerin boya filmlerinin fiziksel özelliklerini uyarlamalarına izin veren ve birbirine karışabilen silikon reçinelerdir.

 

Bu reçineler son kullanıcıların ısıyla ve ortam şartlarında kürlenen OEM ve endustriyel bakım uygulamaları için talep edilen performans gereksinimleri ile buluşabilmesini sağlar.

Kaynaklar  Witucki, G. (2013), Tailoring performance with silicone resin intermediates, PPJC, November, 28-29


Kaydet