Bu makalede poliakrilat yani poliakrilik reçineler konusunu ele alacağız. Poliakrilatların, diğer reçinelerden farklılıklarından biraz bahsedip tarihçesine geçebiliriz.
Akrilik reçine (ancak akrilik boyanın temeli olan akrilik emülsiyon değil) bir termoplastiktir, yani tekrar tekrar ısıtılabilen ve manipüle edilebilen bir grup plastikten biridir, oysa polyester reçine ve epoksi ısı kullanan termoset plastiklerdir veya erimeyen katı bir kütleye katılaşmak için bir katalizör.
Akrilik, akrilik polimer, kuru bir toz, bir metil metakrilat monomer, ince bir sıvı ve genellikle bir çeşit organik peroksit sertleştiriciden karıştırılır.
Herhangi bir boyutta parça düşünülürse, hava kabarcıklarını azaltmak ve güçlü ekzotermik reaksiyon tarafından oluşturulan iç gerilimlere karşı koymak için bir otoklav veya hidrolik pres gereklidir. Toz, monomer ve buharları gibi zehirlidir.
Organik peroksitler özellikle zehirlidir, bazıları patlayıcıdır ve bazıları göze girerse anında körlüğe neden olur. Akrilik reçine, katı yüzey imalat endüstrisinde popülerlik kazanmıştır. Herhangi bir fiziksel etki olmaksızın ısıtılabilmesi, bükülebilmesi ve soğutulabilmesi nedeniyle polyesterden daha dayanıklı olması gibi birçok avantajı vardır. Ek olarak, akrilik reçine daha ağır kullanıma dayanabilir.
Akrilik döküm reçine malzemeleriyle yapıldığında, ürün dikişleri, polyester muadili ile yapılan ürünlerden çok daha sağlamdır. Ancak akrilik döküm malzemesi, polyesterden daha az görsel derinlik sergiler ve daha pahalıdır.
Yine de avantajları paranıza daha fazla değer katar. Gerçek hayattaki uygulamalara baktığınızda, akrilik reçineler piyasada bulunan diğer ürünlerden daha iyi yapışma sağlar. Üstün ürün sonuçları için su bazlı akrilik polimerler en akıllı seçimdir.
Akrilik reçineler her yerde kullanılır: fren lambaları, araba lastikleri, takma dişler, telefon ekranları, sanat ve heykeller ve hatta temalar ve süslemeler.
Tarihçe
Caspay ve Tollens 1873’te akril asidi alkil esterini elde etmişlerdir. Otto Röhm metakril asidi metil esteri üzerinde çalışırken 1915 yılında akrilik asidi esterinin asetondaki çözeltisinin, boyada kuruyan yağlar yerine vernik ve bağlayıcı olarak,ahşap ve benzeri maddelerde empegrasyon amaçlı kullanımıyla Alman patentini almıştır.
Otto Röhm’ün o dönemde akrilik asit için öngördüğü bu işlev günümüz teknolojisine hala ışık tutmaktadır. Akril asidi ve metakril asidi esterlerinin polimerizasyonu ile ele geçen ürünler farklı şekilde isimlendirilmektedir.
Akril reçine ya da akrilik reçine olarak adlandırsak da Fenol, Melamin ve Keton Reçineler göz önüne alındığında bir polimerizasyon ürünü olan akril ve metakril asidi polimerlere, yüksek moleküler yapılarından dolayı poliakrilik veya poli akrilat demek daha doğru görünüyor. Bu grupta akril ve metakril asidinin ester, nitril ve amidinin polimerleri de dahildir.
Boya sanayinde reçine olarak kullanılan poliakrilatlar, plastik endüstrisinde kullanılan poliakrilat-plastiklere nazaran çok daha düşük bir molekül uzunluğu vardır. Bu nedenle her ne kadar poli ve reçine yüksek moleküler yapıyı hatırlatsa da boyada kullanılanlar için ‘’poliakrilat reçineler’’, plastik sektöründe kullanılanlar için ’’poliakrilatlar’’ demek daha doğru olacaktır. Boyada kullanılan poliakrilik reçinelerin molekül ağırlığı 200.000’e kadarken plastik-poliakrilatların 1.000.000 ve üstündedir.
Boya teknolojisi açısından konuyu inceleyeceğimizden poliakrilik reçineleri 2 ana gruba ayırarak devam edebiliriz.
• Fonksiyonel gruplar içermeyen ve dolayısı ile çapraz bağlanma yapmayan(cross-link yapamayan) termoplastik, fiziksel kurumalı poliakrilik reçinelerdir.
• Fonksiyonel gruplar içeren (-COOH, -CONH2 , -CONH, -CH2OH, -CONHCH2OR gibi) çapraz bağlanma (cross-link) yapabilirler ve termosetting polakrilik reçinelerdir.
Artık iki ana grubu biraz daha detaylandırabiliriz.
Termoplastik Poliakrilat Reçineler
Boya bağlayıcısı olarak kullanılır. Bünyelerinde bulunan az miktardaki akril ve/veya metakril asidi zemine çok iyi yapışmayı(özellikle metaller üzerine) sağlayan uygun polariteyi oluştururlar ve aynı zamanda pigmentlerin ıslanma özelliğini artırırlar. Çözücüleriyle çözelti oluşturarak uygulanan yüzeyde bu çözücülerin uçuşuyla film oluştururlar.
Termoplastik akrilik reçineler, mekanik özellikler dediğimiz sertlik ve çözünürlükleriyle diğer bağlayıcılardan daha iyidir. Işık haslığı en iyi olanlardır. Bu özellik termosetting grubu içinde geçerlidir.
Stiren ilavesi ışık haslığını azaltacağı unutulmamalıdır. Diğer bir özelliği ise mükemmel kimyasal dayanımlarıdır. Metal yüzeylere uygulamada asit içeriği artırılmalıdır. Alkalilere karşı dayanımları yüksektir ancak organik asitler için aynı şeyi söyleyemeyiz. Termoplastiklerin pigment ıslatma ve dispersiyon özelliğine orta sınıf diyebiliriz. Bu yüzden az miktarda plastifiyan veya başka bir reçine ilavesi ile ıslatıcılık artırılabilinir. Genel olarak alkidlerle uyuşmazlar.
Termoplastik polimetakrilatlar özellikle polin-butilmetakrilatlar gıda sanayi ambalaj sektöründe (heat-seal), laklarda ve mürekkeplerde kullanılır. Her geçen gün artarak matbaa mürekkeplerinde, yapıştırıcılarda, oto tamir boyalarında, sanayi ve deniz boyalarında, inşaat sektöründe büyük oranda kullanılmaktadır. Sıva ve betonla mükemmel bir uyum sağlar.
Termosetting Poliakrilat Reçineler
Termosetting poliakrilat reçineler; fiziksel kurumalı termoplastiklere göre artan sıcaklık ve polikondenzasyon reaksiyonuyla ağ yapısı oluşturur ve sertleşir. Bu ağ yapısı sisteme mükemmel bir film sertliği, çok iyi atmosferik ve kimyasal direnç kazandırır.
Termosettigler, termoplastiklerden çok daha iyi bir yapışma gösterir.Bu tip reçinelerde ağ yapısı oluşumu ya reçinenin kendi molekülleri arasında ya da reçinenin molekülleriyle reaksiyon partnerinin molekülleri arasında oluşur. Bunun içinde en ideali melamin formaldehid reçinelerin kullanılmasıdır.
Aşağıda ismini yazdığım fonksiyonel grupların poliakrilat molekülüne bağlanmasıyla farklı fonksiyonlarda poliakrilat reçineleri elde edebiliriz.
Epoksi-amin-amid-anhidrit-hidroksil-metilolisosiyanat
Termosetting poliakrilik reçineler oto son kat boyalarında kullanıldığı gibi mükemmel kimyasal direnç ve yüksek pigment bağlama özelliğinden dolayı beyaz eşya kaplamasında çok kullanılır.
Genellikle reaksiyon partnerleri de melamindir. Buna epoksi reçine de ilave edersek yapışma ve kimyasal direnç daha da artmaktadır.
Reçinelerimizin tanımlanmasından sonra polisosiyanatlarla ağ yapısı oluşturmasına da değinmek isterim. Hidroksil grubu içeren akrilik reçinelerin uygun bir isosiyanatla oda sıcaklığında kimyasal reaksiyonla (poliadisyon) sertleşmesi sonucu mükemmel boya filmleri oluştururlar. Poliakrilüretanlar da denilen bu filmlerin alkali ve deterjan dirençleri çok yüksektir.
Poliadisyonla meydana gelen sertleşme reaksiyonu, birkaç dakika içinde toz tutma ve birkaç saat içinde elle tutulur sertleşmeye ulaşır. Ancak mekanik ve kimyasal dirençlerin mükemmel olduğu son sertleşme birkaç gün sürebilir. Buna karşılık 110-130 derecede 20-30 dakikada son sertliğe ulaşabilir.
Çapraz bağlanmalar katalizör ile hızlandırılınabilinir. Poliakrilüretanlar, tuz püskürtme (salt sprey) testinde olağanüstü korozyon direnci gösterir ve benzin ve hidrolik yağlara karşı çok dayanıklıdır.En fazla kullanıldığı yerler, oto tamir boyaları, özel metalik boyalardır.
Özetle şunu söyleyebiliriz. İsosiyanatla ağ yapısı oluşturmuş poliakrilik boyalar, hava kurumalı olmalarına rağmen fırın boyalara eşdeğer performans gösterirler.
Nigar Cangönül
Teknik Satış Müdürü
Günkem
