Akrilik reçineler; fonksiyonel grup içeren ve fonksiyonel grup içermeyen, akrilik ve metakrilik asit gibi akrilik monomerleri ve türevlerinin reaktif çift bağ (C=C) üzerinden katılma reaksiyonu ile polimerleşmesi sonucu elde edilmektedirler.
Akrilik reçinelerde monomer seçimi önemli bir parametredir. Akrilik monomerler, asit veya ester grubu içeren vinil monomerleridir (Tablo 1).
Kullanım amacına göre çeşitli monomer kombinasyonları ile reçinelere birçok nitelik kazandırılabilmekte ve istenen özellikte reçineler geliştirilebilmektedir (Tablo 2). İki veya daha fazla monomer kullanılarak üretilen kopolimerin özellikleri, bir monomer kullanılarak
elde edilen homopolimerin özelliklerinden daha mükemmeldir.
Akrilik reçinelerdeki diğer önemli parametre, camsı geçiş sıcaklığı (Tg) yani zincir hareketlerinin başladığı sıcaklıktır. Çok sert yapı veren bir monomerle çok yumuşak yapı veren ikinci monomer kopolimerleşirse istenen esneklikte ve istenen Tg’ye sahip polimerler
yapılabilmekte, kopolimerlerin Tg değerleri deneysel olarak bulunabilmektedir.
Kopolimerlerin Tg’si ile bileşimindeki monomerlerin homopolimerlerinin Tg’leri arasında yaklaşık bir sonuç veren şöyle bir bağıntı vardır: 1/Tgk= (A1/Tg1+A2/Tg2). Tgk değeri
kopolimerin yaklaşık bir değeri olmakla birlikte, Tg1 ve Tg2 homopolimerlerin camsı geçiş sıcaklıkları değerlerini, A1 ve A2 her iki monomer ağırlıklarının oran cinsinden değerini göstermektedir (A1+A2=1).
Akrilik reçineler genelde çözelti polimerizasyonu yöntemi ile üretilmektedirler. Çözelti viskozitesini ve polimerin molekül ağırlığını etkileyen faktörler mevcuttur.
Bunlar;
Reaksiyon Sıcaklığı: Isının yükselmesi ile aktif radikallere bağlanan monomer sayısı azalmaktadır. Böylece polimer zincirleri daha kısa ve daha fazla oluşmakta, düşük molekül ağırlığına ve düşük viskoziteye sahip polimerler elde edilmektedir.
Monomer Konsantrasyonu: Monomer konsantrasyonu düşük ise düşük molekül ağırlıklı ve düşük viskoziteli polimerler, monomer konsantrasyonu yüksek ise yüksek molekül ağırlıklı ve yüksek viskoziteye sahip polimerler elde edilmektedir.
Solvent: Düzenli polimer elde etmek için monomerler uygun solventte çözünmelidir. Zincir transfer ajanları farklı solventlerde farklı reaktivite özelliği göstermektedir ve farklı molekül ağırlıklı polimerler oluşmaktadır.
En yüksek transfer katsayılı solventler, en düşük molekül ağırlıklı polimerleri oluşturmaktadırlar. Başlatıcının Konsantrasyonu: Kullanılan başlatıcının miktarı %0,2-%4 arasında değişmektedir. Başlatıcının konsantrasyonu azaldığı zaman polimerin molekül ağırlığı yükselir.
Başlatıcının konsantrasyonu artırıldığında oluşan polimerin molekül ağırlığı ve viskozitesi azalır. Reaksiyonun başlamasını sağlayan, ısıtıldıkları zaman serbest radikal oluşturan peroksitlerin radikal oluşturma süreleri değişmektedir. Bu nedenle, peroksitlerin dekompoze sıcaklıkları ve yarılanma ömürleri dikkate alınmalıdır (Tablo 3).
1.1. Termoplastik Akrilik Reçineler
İçsel kimyasal reaksiyon hareketi olmadan çözücünün buharlaşması ile film oluşturan, yüksek molekül ağırlıklı (~30.000-130.000), ısıtıldığında yumuşama özelliği gösteren uzun zincirli aktif fonksiyonel grup içermeyen polimerlerdir.
Metil (meta) akrilat, bütil (meta) akrilat, akrilik asit, stiren gibi fonksiyonel gruplar içermeyen monomerlerin serbest radikaller oluşturan başlatıcılar kullanılarak çözelti polimerizasyonu ile elde edilirler.
Termoplastik akrilik reçine ile üretilen ürünler tek komponentlidir (1K). Hızlı kürlenmesi
ve hava kürlenmeli oluşu uygulama kolaylığı sağlamaktadır (Şekil 1).
Termoplastik akrilik boya ve verniklerin avantajları:
• UV ışığına karşı dayanıklıdır. Dış atmosfer şartlarına dayanımı yüksektir.
• Suya, kire ve aşınmalara dayanıklıdır.
• Açık renkli ürünlerdir, çok berrak yapıya sahiptir.
• Parlaklık derecesi yüksektir.
• Çeşitli ısıl işlemler ardından kolayca şekil verilebilir.
1.2. Termosetting Akrilik Reçineler
Fonksiyonel gruplara sahip olan (hidroksil, karboksil, epoksi, amin, amit) monomer karışımları kullanılarak polimere reaktif özellik kazandırılmaktadır (Tablo 4).
Böylece bu fonksiyonel gruplar başka bir reaktif grup içeren polimerler ile reaksiyona girerek uzun zincirli, çapraz bağ yoğunluğu yüksek filmler oluşturmaktadırlar. Çift komponentlidir (2K). Termosetting akrilik reçinelerin molekül ağırlığı ~20.000-30.000 arasında değişmektedir.
Hidroksil grubunu içeren polimerler; amino formaldehit reçineleri ve izosiyanatlar ile,
Karboksil grubunu içeren polimerler, epoksi reçineleri ve polivalent metal tuzları ile, Amin gruplarını içeren polimerler; epoksi reçine, izosiyanat ve amino formaldehit reçineleri ile,
Amido ve karbomat gruplarını içeren polimerler; aldehitler ile çapraz bağ reaksiyonları vererek kürlenmektedirler.
Termosetting akrilik boya ve verniklerin avantajları:
• Çapraz kimyasal bağlarla oluşturulan filmler, fiziksel ve kimyasal etkilere dayanıklıdır.
• Çok parlak film oluştururlar.
• Solvent ve kimyasal dayanımı yüksektir.
• Sert yapıya sahip olup, sert film oluştururlar.
• UV ışığına dayanımı yüksektir, sararmaz.
Termosetting akrilik reçinelerin kullanıldığı yerler:
• Akrilik amid ile modifikasyona tabi tutulmuş akrilik reçineler; bulaşık makinası, soğutucular gibi genel olarak ev içi araç gereçlerin boyanmasında,
• Karboksil fonksiyonlu akrilik reçineler; epoksi reçinesiyle kürlendiğinde ev eşyaları ve metal dekoratif boya imalatında,
• Hidroksil fonksiyonlu akrilik reçineler; amino formaldehit reçineler ile kürlendiğinde, dış şartlara dayanıklı olması ve parlak filmler oluşturması nedeniyle otomobil son kat parlak ve sararmayan boya üretiminde,
• Çapraz bağ ajanı izosiyanat ile kürlendiğinde otomobil tamir boyalarının üretiminde kullanılmaktadır.
Referanslar
Yürekli, Ş., Reçine ve Boya Teknolojisi, Cilt 1, 1995.
Deligny, P., Tuck, N., Resins for surface coatings, Acyrlics&Epoxies 2nd edition, Vol.1 (Edited by PKT Oldring), 2001.
Coating Formulation 2nd Revised Edition ,Vinzenz,Network 2012
Gündüz, G., Boya Bilgisi, Kimya Mühendisleri Odası, Ankara, 2007.
Dr. Çiğdem Yüceel
Proje ve Ar-Ge Sorumlusu
Serkim Reçine / Serkim Resin
Zeynel Turna
Ar-Ge Uzmanı
Serkim Reçine / Serkim Resin
