بررسی رنگ های آب پایه و پوشش های بر پایه آب

استفاده از آب به عنوان یک حلال رنگ همیشه به علت هزینه پایین وعدم خطر آتش سوزی ومسمومیت زایی جالب بوده است واحتمالا آب اولین حلالی بوده که توسط بشر در رنگ های ابتدایی در نزد نقاشان در طول قرن ها استفاده می شده است .
دو غاب آهک یکی از روکش های لایه مواد در زمره رنگ های لعابی است که هم اکنون از هر نظر قدیمی ومنسوخ است ودراستفاده امروزی از جهت هزینه مارپیچی حلالها ورعایت آلودگی محیط واسطه انتقال آبی یک نیروی محرک برای گسترش استفاده از آب است که به عنوان یک حلال رنگ تهیه شده است .
امروزه رنگهایی که پایه آنها بر آب است   به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند :
الف) عصاره پلیمر که در درجه اول در ساختن رنگ ها استفاده می شود .
ب) قابل حل در آب یا لزجت آب که دراصل برای رنگ های صنعتی بخصوص آستر فلزات بوسیله گالوانیزه کردن به کار می رود.
یک کاربرد جالب رنگی که پایه اش برآب است در رنگ تزیینی هوا خشک کن و روکش های تحتانی است وعمل قابل توجهی برای تولید اموسیونهای مناسب انجام شده است ادعا شده است که رزین های رنگ می توانند بطور رضایت بخشی امولسیونه شوند با استفاده از آمیختن یک امولسیونه کننده‌  با دارا بودن ارزش HLB مناسب ( در زیر )

امولسیونهای پلیمری :
ماهیت امولسیون :
یک امولسیون در ۲ شکل است : سیستمی که مرکب است از مایع در شکلی از قطرات ریز ( به صورت پراکنده ) ومعلق یا پراکنده در مایع دوم (به صورت متصل ) در آنچه که حل نشدنی است معمولترین ترکیب امولسیون محتوای آب به شکل پیوسته است پلیمر امولسیون ها از این نوع هستند هنگامی که حالت پراکنده یک جسم جامد مورد نظر است سیستم ، انتشار نامیده می شود. اما چون معمولا پلیمر ها بیشتر جامد هستند تامایع حالت امولسیون همیشه برای سیستم پلیمرها استفاده می شود امولسیون در آبی که پراکنده است ودر یک شکل پیوسته وجود دارد اما اینها بقدرت با لایه سطحی مواجه می شوند .

شکل گیری امولسیون
فرض این است که خواهان تولید یک امولسیون از روغن بزرگ در آب هستیم بهم زدن وتکان سریع و شدید ومایع باهم یک ماده معلق از خطرات ریز روغن تولید خواهد کرد اما وقتی که حرکت و تکان توقف شد درمایع به دولایه متمایز اشکار تقسیم می شود ( شکل ۱-۱۹)
بهر حال اگر آب دارای مقدار کمی از یک صابون یا یک عامل موثر سطحی ( یا ترساز ) باشد با قی مانده های قطرات ریز روغن در آب پراکنده می شود ویک امولسیون تشکیل می شود هنگامی که امولسیون برای مدتی در جایی باقی بماند بدان منجر خواهد شد که قطرات پراکنده ریز روغن بالا روند ( وزن مخصوص روغن برزک کمتر از آب است ) این به عنوان دوغاب امولسیون ها شناخته شده است ، که به جداسازی سر شیر از شیر شبیه است در نتیجه حرکت دو غاب دوباره به آسانی پراکنده می شود اماساختمان دو غاب می تواند از افزایش حالت چسبندگی آب جلوگیری کند .
از جمله مواردی که با این هدف استفاده می شوند سلولز اتر قلیای نمک اکریلیک ، آلژنیات ها و قلیای کازئین هستند  همچنین این قبیل عامل های غلیظ سازی مانند اموسیونهای ثبات بخشنده یا کلوئیدهای محافظ معرفی می شوند.
ترسازها 
ترکیب هایی وجود دارند که وقتی در یک مایع حل می شوند کشش سطحی آن مایع یا کشش بین وجهین میان دومایع اختلاط ناپذیر پایین یک مایع ویک جامد کاهش پیدا می کند . کارایی وتاثیر آنها بستگی به ساختمان شیمیایی آنها دارد و شمار زیادی از این ترکیب ها شناخته شده هستند .
هنگامی که از یک تر ساز برای تولید یک امولسیون استفاده می شود بطوریکه دو مثال زیر آورده شده است که آن به عنوان یک عامل امولسیونه طبقه بندی شده است .
مناسب بودن ترساز برای این هدف وابسته به ارزش HLB است .
ارزش HLB: یک مولکول تر ساز شامل ۲ گروه هیدروفیلیک ولیپوفیلیک (‌هیدروفابیک ) است و ارزش HLB نسبت بین این گروههاست که خواص اموسیونه تر سازها راکنترل می کند .
این ارزش ها از راه تجربی در این گروهها توسط دیویس و ردیال  تعیین شده است . بعضی از این ارزش ها در جدول پایین آورده شده اند .

استفاده از این میزان اعداد و ارقام HLB یا هیدرو فیلیک / لیپوفیلیک می‌تواند ، بااستفاده از عبارت زیر بر آورد شود .
۷+(گروههای لیپوفیلیک) -(گروههای هیدروفیلیک
هماهنگی بسیار خوبی بین ارزش بر آورد شده  از راه تئوری وتجربی حاصل می شود .
ارتباط بین ارزش HLB ومصرف کاربردی مواد پاک کننده در جدول
۲-۱۹ نشان داده شده است .

درعمل ارزش HLB در انتخاب امولسیونه کننده ها مفید است اما مواد در پاک کننده ها کم اهمیت تراست .
یک رابطه جالب فیزیکی شیمیایی بین ارزش HLB و پایداری امولسیون توسط دیویس وردیال نشان داده شده است . 
 
  به مقدار آب در امولسیون روغن و    به مقدار روغن در امولسیون آب وابسته است.
ترسازها به ۴ گروه اصلی با نام های ، آنیونی غیریونی ، کاتیونی ، و آمفولیتی طبقه بندی می شوند عموما آنیون ها بیشترین استفاده را به عنوان عامل امولسینه دارند . دسته دیگر در مرطوب ساختن و پراکنده سازی رنگدانه و برای منظورهای خاصی استفاده می شوند .

ترسازهای آنیونی
متداول ترین نمونه ها نمکهای فلزی قلیایی زنجیره صحیحی از کربوکسیل یا اسید های سولفونیک بین ۱۱ تا ۱۷ اتم کربن هستند لوریت سدیم نمونه ای واقعی است که وقتی در آب حل می شود یونیزه می گردد .

که به ماهیت قطبی آنیون وابسته است از گروه  هیدروفیلیک ( کشش آب ) وهیدروناییک یا زنجیره هیدروکربن لیپوفیلیک ( رانش آب یاکشش روغن ) تشکیل شده است آنیونها فقط در غلظت خیلی پایین با میسل ها ترکیب می‌شوند . ( شکل ۲-۱۹ که آنیونها بشکل   نمایش داده می شوند )
هیدروکربن به درون وگروههای کربوکسیل به طرف بیرون آب هدایت می‌شوند .
هنگامی که قطرات روغن داخل می شوند ( مانند مثال مقدمه ) هیدروکربن جذب روغن می شود و گروههای کربوکسیل به طرف آب فرستاده می شود
( شکل ۳-۱۹ ) بموجب آن قطرات روغن یک بار منفی کلی کسب می کنند واز دو سر دافع می شوند . از بهم آمیختگی و پیوستگی قطره ها جلوگیری می‌شود و در نتیجه یک امولسیون آنیونی بدست می آید . از آنیونها تا جمع شدن در سطح محلول نگهداری می کنند واز کشش سطحی بوسیله میزان متناسبی از غلظت کاسته می شود.
با روشی شبیه به این آنها دریک سطح مشترک بین محلول ویک جامد جذب می شوند وهمچنین تماس برخورد آنها کم تر می شود رطوبت سطح باعث تسهیل دراین عمل می شود .

انواع دیگر ترکیبات که به عنوان ترسازها ی آنیونی استفاده می شوند ، نمک حلال در آب آمین ها و اسید های چرب  مانند اُلیت تریدانولامین و الکلهای بهتر سولفات شده  مانند سولفات لاریل سدیم ، ترکیبات سولفاتی مانند روغن کوچک سولفونات شده ( روغن قرمز ترکیه ای) و سولفات های حلقوی نفت هستند .

شکل گیری امولسیونهای پلیمری 
هنگامی که یک منومر مایع ، استات وینیل به یک حلال مایع از یک ترساز آنیونی باجنبش سریع اضافه می شود قطره هایی بااندازه های گوناگون تولید می شوند که با آنیون ها روکش داده می شوند . قطره های کوچک تر در میسل ها محصور شده بسرعت حل می شوند . افزایش کاتالیزور پلیمر یزه کردن به یک واکنش سریع وشدید منجر می شود که هر منومر محلول به پلیمر تبدیل می شود (استات پلی وینیل) قطره های بزرگ آهسته تر حل می‌شوند اما درنهایت همه مونرها به پلیمر تبدیل می شوند .
ذره های پلیمر با آنیون ها پوشانده می شوند در این روش امولسیونها محتوی ۴۵ تا ۵۵ درصد پلیمر را بوسیله جرمشان تولید میکنند واکنش پلیمراسیون در فصل ۱۱ شرح داده شده است .

هومو – پلیمرها وکو- پلیمرها
هوموپلیمرها :محصول بدست آمده توسط پلیمریزاسیون یک منومر منفرد است که به عنوان هومو پلیمر شناخته شده است .
تعداد زیادی از هوموپلیمرها تولید شده اند و آنها اختلاف زیادی درخواص فیزیکی بخصوص درجه سفتی وسختی نشان دادند . به عنوان مثال استات پلی وینیل ، سخت ومحکم وجامد وشکننده است حال آنکه اکریلات پلی بوتیل در اثر گروههای مختلف در زنجیره نرم وانعطاف پذیراست هنگامی که امولسیون در سطح بکار برده می شود به آن اجازه  می دهیم تا خشک شود بنابراین استات پولی ونیل بالایه های نازک پیوسته ومتصل ترکیب نمی شوند اگر یک نرم کننده مناسب ( بالای ۲۰ درصد جرم پلیمر ) در امولسیون به حرکت در آورده شود ، جابجایی که در آن پلیمر جانشین می شود . در نتیجه در ذرات نرم تر که قابل متراکم شدن و بهم آمیختن هستند یک لایه نازک تشکیل می شود .
نوع اِستر نرم کننده ها مناسب تر هستند اما متاسفانه مشکلاتی دارند ، اگر آشکار شدگی لایه نازک نرم به درازا کشیده شود ، باعث خسارت تدریجی جانشین نرم کننده می شود ، که با تبخیر یا جابجایی در ماده اصلی همراه است . در نتیجه شکنندگی تدریجی منجر به وقفه و نقص وعدم موفقیت می‌شود .
کو – پلیمرها : اگر استات وینیل با یک منومر دوم که خودش یک پلیمر نرم وانعطاف پذیری دهد کوپلیمر شود در این صورت محصولات بوسیله تنظیم کمیت ها نسبی محصولات باهر درجه سختی خواسته شده با قابلیت لایه های پیوسته ومتصل حاصل بدون افزایش نرم کننده ها می توانند تولید شوند مقدار ونوع منومر دوم میتواند گوناگون باشد وانواعی که بکاربرده شده‌اند شامل اتیلن و اُلفین های متفاوت کلرایدوینیل ، وئووا   یک اِستر وینیل از یک شاخه زنجیره اسید کربکسیلیک ) واِسترهای اکریلی می باشد . کوپولیمرهای وینیلی متفاوتی با کاربردهای خیلی مخصوص ومعین شامل کلوراید وینیل / وئووا ، استیرن / اکریلیک و تولوئن وینیل / اکریلیک می باشند.
یک دسته ده تایی از کوپلیمرهای استات / وئووا وینیل برای آمیخته شدن با مواد رنگی عالی نسبت به معمولی بدون پذیرفتن خسارت قابل توجه ومحسوس مقاومت ساییدگی درنظرگرفته شده اند .
رنگ روغن های مات توسط ۷۰ درصد  PVC ، به ما این امکان را می‌دهند که پس از خشک شدن پوست یک ناشفافی وتیرگی بوجود آید توجه به مسائل اقتصادی وصرفه جویی ها با جانشینی یک نسبت از دی اکسید تیتانیوم بجای چسب یا بطانه می تواند میسر شود .
کوپلیمرهای  از این نوع به عنوان چسب های قوی شناخته می شوند .
کوپلیمرهای وینیل مخصوصا از نوع استات / الفین وینیل در اندازه وحد استاندارد برای استعمال خارجی اکثر رنگ های امولسیون ودراندازه کوچکتر برای کاربرد خارجی می باشند .
یک دسته از کوپولیمرهای کلراید وینیل وکلوراید وینیلیدن ، باداخل شدن یک نسبت از اِستر اکریلی اصلاح شده وتوسط ICI تولید می شوند ودر تجارت بنام «هالفکس»   عرضه می شوند در برخی جهات اختلاف امولسیونهای آنیونی بواسطه انواع قرار دادی آنها می باشد .
تراز پایینی از نرم کننده ها درکارخانه تولیدی استفاده می شود بنابراین لازم است که یک پایدار کننده به فرمول سازی رنگ اضافه شود .
یک دستگاه ساختمان کوپلیمر از اکسید اتیلن / اکسید پروپیلن (‌‌سینپروپیلن (‌سینپرونیک [C] – PE39/70‌) بسیار مناسب تهیه شده است .
هالفلکس  در یک PH بسیار پایینی عرضه می شود ، (۲-۱) . حال آنکه این نوع پلیمر در سطح PH بالا تمایل به کلرینه شدن بدون هیدروژن دارد . رنگ‌های امولسیون بر پایه ها لفلکس قرار دارند و رنگی است که PH آن بین ۵-۴ است واین حدود برای برخی از انواع رنگ که مورد استفاده قرار می‌گیرند وضع شده است .
فسفات روی ، تری فسفات آلومینیم اصلاح شده   و شیلدکس ،    هنگامی‌که‌برای‌آماده‌سازی‌آهن‌بکار‌برده‌می‌شود نتایج رضایت بخشی می دهد .
کاربردهای کوپلیمرهای هالفلکس شامل چاشنی های آهنی متناسب انفجار ( در ۸۰-۵۰ میکروتر ضخامت لایه خشک ) است و آنها چسبندگی و پیوستگی خوبی نسبت به آهن آبکاری شده نوین ، بتون ،چوب و بسیاری از سطوح پلاستیکی دارند . کوپلیمرهای دارای رشته هالفلکس برای رنگ وروغن زدن و آماده سازها مناسب هستند .

رنگ های امولسیون وینیل
رنگ های امولسیون شامل سه مرحله متمایز می باشند . الف-مرحله آبکی یاشکل مسلسل که درهر غلیظ کننده ماده نگاه دارنده از فاسد شدن وافزودنی‌های دیگر حل می شود . ب-مرحله تجزیه شدن پلیمر  ج-مرحله تجزیه شدن رنگ ، درجدول ۳-۱۹ نمونه ای از ترکیبات رنگهای امولسیون وینیل ساده ونیمه براق بامثال توضیح داده شده است آنها با طرح خیلی مفصل از ترکیبات و رنگهای تکمیلی بیان می شوند .

موادوساخت رنگهای امولسیون وینیل
جمع شدگی ماده رنگی زیاد در بانت ها
بافت مواد رنگی که به شکل مایع تجزیه می شوند معمولا با کمک یک ترساز بهتر از نوع غیر یونی است . این نوع برای یونی که تمایل زیادی جهت کف کردن دارد بهتر است ( ضدکف را در زیر ببینید . )

 مهم ترین خواسته در رنگ های امولسیون از حیث تیره کردن رنگ سفید و زرد کمرنگ می باشد که در بافت های اصلی دی اکسید تیتانیوم است درجه روتیل برای مقاومت ودوام گچ وهمینطور خواص جریان معرفی می شود