Bästa svaret
Det enklaste för färg är vitkalkning. Vid torr spridning över en yta är vit tvätt inget annat än det vita pigmentet (kalciumkarbonat) som sprids över ytan. Den dekorerar och skyddar till viss del ytan men gnuggar av. Så de flesta färger innehåller en andra mycket viktig ingrediens, filmbildaren eller bindemedlet, som är ett harts eller en polymer, för att binda ihop pigmentpartiklarna och hålla dem på ytan. En färg utan pigment kallas lack.
Det är svårt att applicera beläggningar som inte är flytande. Så polymeren i en färgburk löses upp i ett lösningsmedel med pigmentet blandat som en suspension. Färgen som sprids ut på väggen torkar genom avdunstning av lösningsmedlet eller i vissa fall genom kemisk reaktion av polymeren med fukt och syre i luften.
Paint = Pigment + Lack :
Pigment = Färgat pigment + Extenders
Lack = Filmbildare + Flytande + tillsatser
Filmbildare = Polymer (eller reaktiva komponenter) + mjukgörare
Vätska = lösningsmedel + utspädningsmedel
Tillsatser = förtjockningsmedel + flödesmedel + matningsmedel + katalysator + accelerator + hämmare + vätmedel + färgämnen
Många olika klasser av polymerer kan fungera som filmbildare eller bindemedel i färgburken. Här är en sammanfattning av utbudet av polymerer som används.
Exempel på filmbildare / polymerer:
- Polyuretaner
- Akrylpolymerer, t.ex. Polyisobutylmetakrylat.
- Nitrocellulosa lacker
- Latexfärger
- Alkydhartser
- Akrylkvävehartser
- Epoxihartser
- Polyestrar
Svar
För en lättare förståelse av ämnet är det nödvändigt att se lite historik och vissa kemiska reaktioner för att förstå och uppskattar det ämnes invecklade saker. Men om du bara vill se ett kort svar på frågan, se sista stycket. : D
Termoplastiska akrylhartser utvecklades med Metylmetakrylat och andra akrylestrar för ungefär 75 år sedan.
Färger gjorda med Akrylbindare vid den tiden torkas genom indunstning av de lösningsmedel som finns i dem. Medan dessa färger hade goda torkegenskaper, icke-gulnande och god väderförmåga, hade de dålig vidhäftning till metaller, var inte tillräckligt hårda och kunde producera färger med endast mycket låg fastämnehalt. Detta resulterade i att fler lager av dessa färger liknar NC-lacker.
Sedan kom akrylhartserna framställda av Metakrylamid. Dessa är vattenlösliga hartser och tvärbindning är möjlig med formaldehyd. De grundläggande stegen som är involverade i utvecklingen av Polymetylakrylamid och de efterföljande modifieringarna för att nå tvärbindningen illustreras nedan. Observera dock att reaktionerna, de katalysatorer som används och andra parametrar inklusive slutprodukter kan vara breda och varierade.
Det första steget som visas nedan är aldolkondensationssteget. I detta steg kondenserar formaldehyden med amingruppen av metakrylamid och bildar en alkohol. Eftersom detta är en kondens av en aldehyd, för att bilda en alkohol, kallas detta Aldol-kondens.
Andra steg som visas nedan är tvärbindningsreaktionen, där två av Polymetylakrylamidkondensat (polymetakrylamidkondensat) reagerar och förlorar en molekyl vatten som leder till tvärbindning av de två polymerkedjorna. I denna process bildas tvärbindningen.
De tvärbundna polymetakrylamidkondensaterna kallas också Metyloleter på grund av deras eterbindningar. (Se den röda stjärnan på den sista scenen). Även vid rumstemperatur reagerar de med varandra och var instabila. Dessa metyloleter blev därför eteriserade med alkoholer som Butanol, för att ge dem stabilitet. Den totala processen modifierades sedan lämpligt istället för Aldol-kondensationsvägen.
Akrylhartser med alkoximetylakrylamider som byggstenar var den första generationen tvärbundna akrylhartser som utvecklats för målningstillämpningarna. Istället för att framställa komplexa monomerer med butanol, akrylamid eller metakrylamid, reagerades de med halvformalen av butanol eller andra monomerer och akrylhartset erhölls.Polymetakrylamiderna kunde också själva tvärbinda för att bilda en annan grupp akrylhartser.
De kunde bilda utmärkta filmer och passade för beläggning på metallytor med mycket god vidhäftning, korrosionsbeständighet och väderförmåga. Beläggningarna hade utmärkt reptålighet och saknade gulning av vita eller pastellfärger vid åldrande. Dessa var den första uppsättningen fördelar med att använda tvärbundna akrylhartser.
Senare Metakrylsyra och Metylmetakrylsyra fanns också på marknaden i bulkkvantiteter. Teknik som utvecklats i denna riktning ledde till utveckling av Hydroxy-funktionella akrylhartser. I stället för att använda Aldol-kondensationsvägen kombinerades hydroxifunktionella akrylhartser med olika typer av Aminer för att producera ett nytt sortiment av akryl tvärbundna hartser.
Det första steget i att göra hydroxifunktionella akrylhartser var att reagera metylmetakryl Syra eller metakrylsyra med etylenoxid. Produkten du kommer fram till är metakrylsyra kondensationsprodukt med etylenoxid kallad som hydroxietylmetakrylat kallas också HEMA. Bilden nedan visar reaktionerna och slutprodukterna.
Återigen, notera att ovanstående information är endast för att underlätta förståelsen. Reaktionerna är mycket mer komplexa och det stora utbudet av reaktanter, processkatalysatorerna, de fysiska parametrarna kan alla vara mycket varierande på grund av permutationerna och kombinationerna av varje fysikaliskt parametrar och reaktionsbetingelser och de olika kemiska ingredienserna som används.
Dessa är de moderna akrylhartserna, som är tvärbundna till otaliga ingredienser och reaktionsprocesser. De andra möjligheterna att blanda med alkyder eller andra hartser är också möjliga och varje färgtillverkare kan ha en mängd patenterade tvärbundna akrylhartser och processer.
Frågan är vad tvärbindningen gör med färgen formuleringar och deras tillämpning och egenskaper. Med utbudet av akrylhartser tillgängliga för beläggningstillämpningar kan du enkelt identifiera följande pluspunkter bortsett från de olika mycket tekniska och produktionsparametrar som inte kan hanteras här.