Giriş
Dispersiyon ajanı, pigmentlerin ve dolgu maddelerinin flokülasyonunu önlemek için kullanılan bir boya hammaddesi olup boya ortamındaki katı parçacıkların süspansiyonunu destekleyerek stabilize eder. Dispersiyon ajanının seçimi; dispersiyonun öğütme süresi, viskozite, renk tonu gücü, örtücülük, parlaklık ve stabilizasyon özelliklerinin kalitesini büyük ölçüde etkileyecektir. Dispersantlar; pigmentler, dolgu maddeleri veya katkı maddeleri gibi katı parçacıklar arasındaki çekimi azaltarak işlev görür. Bu, katı parçacıkların kümelenmesini veya çökmesini önler.
Bu noktada Add Dispers RC 40A, özellikle %80–85 gibi yüksek PVC aralığına sahip sistemler için optimize edilmiş olup, poliakrilik asit bazlı gelişmiş yapısıyla yüksek performanslı bir dispersiyon ajanı olarak öne çıkmaktadır.
Dispersiyon Ajanının İşlevi
Katı parçacıklar herhangi bir sıvı ortama eklendiğinde, molekül içi kuvvetler nedeniyle birbirlerini çekme eğilimindedirler. Ticari olarak kullanılan pigmentlerin, dolguların tamamı aglomerat yapıdadır. İnşaat boya üretiminde öğütme süresince kullanılan mekanik enerji ile aglomeratlar fiziksel olarak daha küçük partiküller haline getirilirler. Öğütme aşamasının tamamlanmasıyla birlikte aglomeratlar, birincil pigment partiküllerine dönüşmüş olurlar. Bu partiküllerin tekrar aglomeratlara dönüşme eğilimleri çok yüksektir. Kararlı hale dönmek için sistem, yüksek enerjiden düşük enerjili haline dönme eğilimindedir. Bu sebeple dispersiyon ajanları flokülasyon oluşumunun önüne geçilmesi ve stabilizasyonu amacıyla kullanılmaktadır.
Şekil 2, su bazlı dispersiyon ajanlarının inşaat boyaları uygulamalarındaki teknik avantajlarını özetlemektedir. Add Dispers RC 40A, pigmentlerin ve dolguların homojen dağılmasını sağlayarak yüksek renk gücü ve opaklık elde edilmesine katkı verir. Viskozite kontrolü sayesinde kararlılık artar ve sistemin çökelme eğilimi azalır.
Ayrıca iyi ıslanma ve dağılabilirlik özellikleri, partiküllerin yüzeye daha iyi yayılmasını ve film bütünlüğünün korunmasını sağlar. Uyumluluk özelliği, reçine ve katkı maddeleriyle etkileşimi optimize ederken; işlenebilirlik avantajı üretim sürecini kolaylaştırır ve enerji tüketimini azaltır. Bu sayede Add Dispers RC 40A, çevre dostu sistemlerde yüksek performanslı boya filmleri elde edilmesini mümkün kılar.
Dispersiyon Ajanı Karakterizasyon Teknikleri: FTIR Analizi
Poliakrilik asidin kimyasal yapı aydınlatılması FTIR spektroskopisi ile (Şekil 3) incelenmiştir. Elde edilen FT-IR spektrumlarında, karboksilik asit tuzlarına özgü olan 1651 cm−1 dalga numarasındaki karakteristik emilim bantları, C-OH deformasyon titreşimlerine karşılık gelirken, 1559 cm−1 ve 1324 cm−1 dalga numaralarındaki iki bant (karboksilik anyonların simetrik gerilme titreşimleri -COO−) ortaya çıkar.
Dispersiyon Ajanı Karakterizasyon Teknikleri: GPC Analizi ve Molekül Ağırlığının Boya Üzerine Etkisi
Polimerik olan dispersiyon ajanları arasında poliakrilat, polyester, polieter veya poliüretan bazlı sistemler bulunur. Polimerik tip dispersiyon ajanlarının sınıflandırılması kimyasal yapı (poliakrilik, poliüretan, kopolimer…) ve moleküler ağırlığa dayanmaktadır. Yaklaşık 5000-30.000 g/mol’lük moleküler ağırlığa sahip dispersiyon ajanları, endüstriyel boyalarda en yaygın kullanılanlardır. Bu molekül ağırlığına sahip ürünler kullanıldığında; mükemmel ıslatma gücü, dağıtma süresinde azalma, uzun vadeli stabilizasyon ve sterik etkiyi engelleme özellikleri ile boyaya üstün performanslar kazandırmaktadır.
Jel Geçirgenlik Kromatografi yöntemi ile molekül ağırlığı belirlenmektedir. Çalışmalarımız sonucunda Tablo 1’de sentezlediğimiz dispersiyon ajanlarının molekül ağırlıkları tayin edilmiş olup dispersiyon ajanlarının boya içerisindeki performanslarının değerlendirilmesinde yol gösterici olmuştur. Böylelikle karakterizasyon analizleri doğrultusunda 5,000 ve 15,000 g/mol aralığına sahip dispersiyon ajanları özellikle yüksek PVC oranlarına sahip boya formülasyonunda kullanıldıklarında stabilizasyon sonrası viskozite değişimini olumlu yönde etkilemektedir. Yüksek performansa sahip fonksiyonel polimerik dispersant ile döngüsel ekonomiye katkı sağlaması hedeflenmektedir.
Dispersiyon Ajanının Boya Performansı Üzerine Etkisi
Su bazlı inşaat boyalarında dispersiyon ajanı, pigment ve dolgu taneciklerinin homojen şekilde dağılmasını sağlayarak sistemin kolloidal kararlılığını artırır. Dispersiyon ajanı, tanecik yüzeylerine adsorbe olarak elektrostatik veya sterik etki oluşturur ve böylece flokülasyonun önüne geçer. Bu durum, zamanla oluşabilecek çökelme ve faz ayrışmasını engelleyerek boyanın raf ömrünü uzatır. Rakip 2 yüksek viskozite değişiminden dolayı Şekil 4’te gözlemlendiği üzere stabilizasyon sonrası faz ayrımına uğramıştır. Ayrıca, homojen dağılım sayesinde film oluşumu sırasında yüzey düzgünlüğü ve renk tutarlılığı iyileşir. Sonuç olarak, uygun dispersiyon ajanı kullanımı, boyanın hem fiziksel stabilitesini hem de uygulama performansını önemli ölçüde artırır.
Add Dispers RC 40A ürünümüz ve rakip dispersiyon katkı malzemeleri ile 0,5% oranında 80-85% PVC değerine sahip boya formülasyonları denenmiş olup stabilizasyon testleri tayin edilmiştir. Add Dispers RC 40A ürünümüz Tablo 2’de belirtildiği üzere 4,02% oranına sahip viskozite değişimi ile uzun dönem stabilizasyon açısından olumlu sonuçlanmış olup karakterizasyon teknikleri ile doğrulanmıştır.
Sonuç
Su bazlı boyalarda dispersiyon ajanı viskozite düşüşünü sağlamak, dispersiyon zamanını kısaltmak, renk ve örtme gücünü artırmak; çökme ve flokülasyonu önlemek amaçları ile kullanılmaktadır. Su bazlı boyaların, 30 gün süreyle yüksek sıcaklıkta (52±2°C) bekletildiğinde viskozite değişim oranı maksimum %15-20 olarak kabul görmektedir. Çalışmalarımız sonucunda Add Dispers RC 40A boya formülasyonunda kullanıldıktan sonra, stabilizasyon sonrası viskozite değişiminin rakip ürünlerden daha iyi olduğu gözlemlenmiş olup, karakterizasyon teknikleri ile de doğrulanmıştır. Add Dispers RC 40A ile yüksek performanslı fonksiyonel polimerik dispersiyon ajanının döngüsel ekonomiyi desteklemesi amaçlanıyor.
Kübra Güler
Ar-Ge Uzmanı
Reaksiyon Kimya
