۳-۴-۱۰- نیترات سلولز
مهم‌ترین نتیجه فرایند استریفیکاسیون، واکنش هیدرولیز سلولز با اسید نیتریک است که محصول نهایی به دست آمده نیترات سلولز می‌باشد. این فرایند با واکنش مخلوط اسید­نیتریک و اسید سولفوریک صورت می‌گیرد. اگر سلولز تیمار شود عملاً تمام گروه های هیدروکسیلی استری می‌شوند، محصول باقی مانده به شدت اشتعال پذیر و خطر ناک می‌باشد و به آن باروت پنبه^[۱۹۹] گفته می‌شود که از مواد اولیه کارخانجات تولید کننده مواد منفجره می‌باشد. اگر این فرایند به اتمام نرسد (با نیتروژنی در محدوده ۱۱ تا ۱۲ % ) پلیمری شفاف و پایدار، سلولز نیترات، قابل حل در حلال‌های آلی مختلف شکل می‌گیرد. به نظر می‌رسد جایگاه گروه نیترات در زنجیره سلولز به صورت توزیع تصادفی در اطراف گروه OH می‌باشد.
شکل ۳-۴-۱- قسمتی از زنجیره نیترات سلولز
استر دارای نیتروژن با ظرفیت بالا در سلولز با نام نیترو سلولز شناخته شده است، اما این نام درباره شکل گروه ها درست نمی‌باشد. گروه ها در این ترکیب به صورت C-O-NO3 (سلولز نیترات) C-NO2 (مشتقات نیتروژن) می‌باشد. در گذشته از این ماده برای تیمار مبلمان استفاده که این مسئله مستقیماً همزمان اختراع تفنگ‌های اسپری کننده در اوایل ۱۹۰۰ میلادی می‌باشد.این ماده ارزان قیمت بوده، قابل حل در الکل و در استات و سرعت خشک شدن محصول نهایی تنها به وسیله تبخیر حلال بسیار سریع می‌باشد. سلولز نیترات در دمای ۵۰ درجه سانتی ­گراد به صورت شیشه ای تبدیل می‌گردد. این ماده از سختی و شفافیت خوبی برخوردار می‌باشد. مقاومت در برابر آب در حالی معقول است که این ماده به راحتی در حلال‌های آلی قابل حل می‌باشد. حجم حلال در کاربرد بسیار زیاد است (۸۰ درصد از وزن) در نتیجه ابعاد مولکولی زنجیره پلیمری میانگین بالایی از حلال‌ها برای کاهش ویسکوزیته محلول مورد نیاز می‌باشد(پورتاکال، ۱۹۸۹؛ بولیان، ۲۰۰۹).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۳-۴-۱۱- سلولز اتر
با اصلاح شیمیایی سلولز می‌توان مشتقات اتر را تولید نمود. یک مثال عمومی اتیل سلولز به دست آمده از اتریفیکاسیون گروه های هیدروکسیل سلولز با اتیل الکل می‌باشد. اتیل سلولز پلیمری بی رنگ با قابلیت حل در حلال‌های آلی و سازگار با بسیاری از پوشش‌های نهایی می‌باشد. بسیاری از سلولز اتر ها در آب قابل حل می‌باشند و به عنوان عامل ترکیب ساز در مواد پوشش دهنده بر پایه آب مورد استفاده قرار می‌گیرد(کانچیچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۲- آلکید ها (رزین های پلی استری روغن اصلاح شده)
آلکید ها از اولین رزین های ترکیبی مورد استفاده برای پوشش سطوح می‌باشد که از روغن استر اصلاح شده غلیظ تولید شده از پلی اسیدها (اسید کربوکسیلیک های شامل بیش از یک گروه کربوکسیلی) و پلی الکل‌ها(الکل‌های شامل بیش از یک گروه هیدروکسیلی) می‌باشد. گلیسرول برای نشان دادن روغن موجود در ساختار مناسب است به طوری که می‌تواند با روغن‌های تری گلیسرید واکنش دهد و تولید مونوگلیسرید فعال کند(بولیان، ۲۰۰۹؛ دیسکوفسکی، ۲۰۱۱).
شکل ۳-۴-۲-شماره ۱ گلیسرول، شماره ۲ پنتااریترول
اسید های فتالیک و یا مشابه انیدرید الگوی نرمالی برای استفاده در فرایند استریفیکاسیون می‌باشند.
شکل ۳-۴-۳-شماره ۱ ارتوفتالیک اسید شماره ۲ ایزو فتالیک اسید
ارتوفتالیک اسید از ایزومر های عمومی برای تهیه آلکید ها می‌باشد. ایزوفتالیک اسید می‌تواند برای افزایش مقاومت مکانیسم و مقاومت شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد. از مشخصه آلکید­ها وجود درصدی اسید چرب حاصل از روغن‌های طبیعی در ساختار مولکولیشان می‌باشد.
شکل ۳-۴-۴- نمایش نموداری ترکیبات آلکید ها
حلال برای آلکیدها عموماً هیدروکربن‌های آلیفاتیک یا آروماتیک می­باشند. در واقع حلال‌های آروماتیک با آلیفاتیک ها جایگزین می‌شوند.VOC(انتشار حلال) می‌تواند سبب کاهش استفاده از حلال شود. بنابراین ساخت آلکید ها با بهره گرفتن از تکنولوژی بر پایه آب با امولسیون سازی یا قابلیت حل شدن امکان پذیر می‌باشد. می‌توان با تنظیم ساختاری مولکولی محلول، مواد جامد موجود در محلول آلکید را افزایش داد. بر همین اساس می‌توان انتظار داشت آلکید بتواند نقش گسترده­ای را به عنوان پوشش دهنده­های صنعتی ایفا کند. آلکید ها بر اساس واکنش اسیدهای چرب طبقه بندی می‌شوند و دسترسی و طبیعت پیوند دوگانه از ترکیبات روغن حاصل می‌گردد. بنابراین می‌تواند به صورت ترکیبی با اکسیژن یا بدون ترکیب با اکسیژن به کار برده شود. در نهایت محصول باید با اوره یا ملامین فرمالدئید مخلوط گردد تا نقش پوشش دهنده را ایفا کند. طول زنجیره روغن نشان دهنده وزن ‌تری­گلیسرید شکل گرفته حاصل از اسید های چرب به عنوان درصدی از واکنش نهایی عامل غیر فرار می‌باشد. بسته به طول زنجیره روغن آلکید ها معمولاً در سه گروه طبقه بندی می‌شوند.

1. 1. روغن زنجیر بلند: وزن تری گلیسرید بیش از ۶۰ درصد.

1. 1. روغن زنجیر متوسط: وزن تری گلیسرید برابر ۴۰ تا ۶۰ درصد.

1. 1. روغن زنجیر کوتاه: وزن تری گلیسرید کمتر از ۴۰ درصد.

اسید های چرب اشباع شده حاصل از روغن‌های غیر خشک شونده مثل روغن نارگیل یا روغن کرچک هیدروژنه حاصل می‌شوند که عموماً برای بهبود الکید های غیر خشک شونده که عموماً به صورت خمیری یا در ترکیب با سخت کننده های ویژه (به عنوان مثال ایزوسیانات) به کار برده می‌شوند. اسید های چرب غیر اشباع از روغن‌های خشک شونده یا شبه خشک شونده همانند بذر کتان، کافیشه (روغن دانه گلرنگ)، سویا یا روغن تال برای بهبود خشک شدن آلکید ها در هوای آزاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. مکانیسم خشک شدن این آلکید ها بسیار شبیه به مکانیسم روغن‌ها می‌باشد. بنابراین به دلیل اینکه وزن مولکولی بالا می‌باشد نیاز برای میانگین پیوند کمتر و متناظر با آن، زمان خشک شدن کاهش می‌یابد. فقط روغن‌های آلکید بلند تر توانایی ترکیب اتوماتیک با اکسیژن را درمحدوده­های دمایی دارند؛ اما با بهره گرفتن از نیروی صنعتی برای خشک کردن، روغن‌های کوتاه­تر را می‌توان مورد استفاده قرار داد.در چوب، نقش آلکید­ها بستگی به کاربرد آنها در ساختمان‌ها، کف پوش‌ها و مبلمان دارد(بولیان، ۲۰۰۹؛ گوچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۳- آلکید های خشک شونده
آلکید­های خشک شونده(روغن متوسط تا روغن بلند) عموماً برای پوشش تولیدات ساختمانی چوب با کاربرد درمحیط‌های بیرونی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آلکید­های برای محیط‌های داخلی در رنگ‌ها نیز استفاده می‌گردد اما با توجه به قوانین استفاده از حلال‌ها در محیط داخلی استفاده از آن کاهش یافته است(بولیان، ۲۰۰۹؛ گوچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۴- آلکید های استایرن و ونیلی
هم استایرن و هم ونیل تلوئن می‌توانند با پیوند دوگانه از زنجیره اسید­های چرب برای بهبود سختی و خشک شدن پلیمریزه شوند. بنابراین این امر نشان دهنده خشک شدن لاک و الکل و ایجاد مشکلات پوششی می‌باشد(بولیان، ۲۰۰۹؛ گوچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۵- سیلیکون آلکید
هیدروکسیل و متوکسیل در رزین های سیلیکونی می‌توانند با باقی گذاشتن گروه ­های هیدروکسیل در آلکید­ها برای حضور بیشتر پلیمر­های آبگریز، واکنش دهند.دوام با افزایش حالت شیشه ­ای بهبود می‌یابد اما سبب افزایش هزینه ها نیز می‌گردد(بولیان، ۲۰۰۹؛ گوچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۶- آلکید های غیر خشک شونده
آلکید های بر پایه روغن‌های غیر خشک شونده به صورت خمیری در ترکیب با رزین های سخت، همانند سلولز نیترات یا رزین های آمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند. نقش این مواد افزایش انعطاف پذیری پوشش دهنده ها با کاهش دمای شیشه ای شدن آنهابوده وچسبندگی و نرمی را نیز بهبود می‌دهند(بولیان، ۲۰۰۹؛ گوچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۷- آلکید های با سختی بالا
آلکید های با سختی بالا به صورت فرمول بندی شده است که وزن مولکولی بین ۱۲٫۰۰۰ تا ۲۰٫۰۰۰ a.m.u داشته باشد. این امر می‌تواند با بهره گرفتن از تکنیک‌های متفاوت همانند متوقف کردن زنجیره و یا استفاده از استر اسید های چرب شاخه دار با هیدروکسیل کافی برای واکنش با پلی اسید­ها، صورت یابد. برخی از مواد می‌توانند الکیدی با VOC 200 گرم بر لیتر یا بالاتر ارائه دهند و برخی حلال را با یک حلال رقیق واکنش پذیر جایگزین می‌کنند. بنابراین باید تاکید نمود رزین­هایی با سختی بالا علاج نهایی نیستند. این مواد گران قیمت بوده و شکل گیری پوششی متفاوتی داشته و مثلاً ممکن است استحکام آنها مشکلاتی داشته باشد. همچنین اسپری کردن یک لایه نازک از این ماده بر روی سطح دشوار می‌باشد(بولیان، ۲۰۰۹؛ گوچ، ۲۰۱۱).
۳-۴-۱۸- ایزوسیانات ها و پلی اورتان ها
واکنش بین اوره و اتانول می‌تواند سبب تولید ترکیبی بسیار شبیه به استر گردد که به آن اورتان گفته می‌شود. اورتان ها معمولاً به عنوان کاربامات ها شناخته شده‌اند.
شکل ۳-۴-۵- مولکول اورتان (اتیل کاربامات) حاصل از واکنش بین اوره با اتیل الکل
ماده کریستالی سفید رنگ (مورد استفاده در دارو سازی) تمام موادی را که از ترکیبات آلی شامل گروه اورتان­ها هستند را تشکیل می‌دهد. در شیمی مدرن در تمامی پوشش دهنده های صنعتی پلی اورتان ها، ایزوسیانات و یا مشتقاتش وجود دارند.
ایزوسیانات با شکل R-NCO می‌باشد که در آن R آلیفاتیک یا آروماتیک است و عموماً به صورت پلی ایزوسیانات مورد استفاده قرار می‌گیرند. باید تاکید داشت که پلی اورتان به عنوان عامل پیوند دهنده و یا اصلاح کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد( باقداچی، ۲۰۰۱؛ بولیان، ۲۰۰۹).
۳-۴-۱۹- تولوئن دی ایزوسیانات(TDI)
تولوئن دی ایزوسیانات یک ترکیب با واکنش پذیری بالا می‌باشد که به دلیل فرار بودن این ترکیب، بسیار خطر ناک بوده و نیز می‌تواند تاثیرات خطر ناکی بر سیستم تنفسی انسان بگذارد. نتیجتاً از این ماده نمی‌توان در شکل مولکولی ساده در سطح صنعتی استفاده نمود اما می‌توان با اصلاح آن را تبدیل به ترکیب پلی ایزوسیانات غیر فرار نمود.
سه راه حل برای ترکیب پلی ایزوسیانات وجود دارد:

1. 1. شکل گیری ترکیب اضافی از پولیول

1. 1. پلیمریزاسیون به دیمر یا تریمر

1. 1. واکنش با آب برای شکل گیری بیورت

مثالی برای اولین واکنش، واکنش با سه واحد الکل (تری متیلول پروپان) می‌باشد. سه مولکول از TDI با یک مولکول از تری الکل ترکیب می‌گردد. محصول نهایی شامل ترکیبی با وزن مولکولی بالا شامل سه گروه واکنش پذیر ایزوسیانات می‌باشد.
راه حل دوم افزایش وزن مولکولی TDI با انجام واکنش‌های داخلی به میزان تولید سه مولکول در حلقه ایزوسیانات در حالی که سه گروه ایزوسیانات آزاد هنوز حضور دارند(بولیان، ۲۰۰۹؛ ژانگ، ۲۰۱۲).
۳-۴-۲۰- هگزا متیلن دی ایزوسیانات(HDI)
به دلایل ایمنی مشابه که در مورد TDI گفته شد هگزا متیلن دی ایزوسیانات را نمی‌توان با ساختار ساده مولکولی مورد استفاده قرار داد. به همین دلیل آن را به صورت ماده ای به نام بیورت^[۲۰۰] تغییر می‌دهند بیورت ساختاری مشابه اوره داد و تولید محصولی واکنشی با ۳ مولکول HDI و یک مولکول آب می‌کند.