مادة رابطة من البولي يوريثان منخفضة اللمعان

تقنية البولي يوريثان المائي والحصائر البولي يوريثان المائييُستخدم البولي يوريثان المائي، الذي يوجد على شكل محاليل مائية أو معلقات أو مستحلبات من راتنج البولي يوريثان في الماء، على نطاق واسع في تطبيقات الطلاء الزخرفي في مختلف المجالات، مثل البناء والأثاث المنزلي والسيارات والملابس الجلدية والأجهزة المنزلية. وفي حالات محددة تتطلب طلاءات بولي يوريثان مائية ذات لمعان منخفض أو غير لامع، تكتسب تقنية التعتيم أهمية خاصة.△ طرق تحقيق تأثيرات التعتيمتُحقق حاليًا تأثيرات التعتيم في الطلاءات بشكل أساسي من خلال طريقتين: إضافة عوامل التعتيم أو تعديل الراتنج ليصبح ذاتي التعتيم. مع ذلك، فإن الاعتماد على عوامل التعتيم فقط، رغم فعاليتها في تقليل اللمعان، قد يؤدي إلى مشاكل مثل ترسب عامل التعتيم، وانخفاض استقرار المستحلب، وعدم انتظام اللمعان نتيجة ضعف التوزيع. لذا، تحظى الراتنجات ذاتية التعتيم التي لا تتطلب عوامل تعتيم خارجية، وراتنجات البولي يوريثان المائية ذات الكريات المجهرية، باهتمام متزايد.△ مبدأ إضافة عوامل التعتيمإذن، ما هو التعتيم؟ يكمن جوهره في خلق سطح خشن مجهريًا على طبقة الطلاء. عندما يسقط الضوء على هذا السطح غير المستوي، يحدث انعكاس منتشر، مما يقلل من الانعكاس المرآوي ويشتت الضوء في اتجاهات مختلفة، ليُحقق في النهاية تأثيرًا غير لامع. يوضح الشكل 1 هذه الظاهرة لانعكاس الضوء على أسطح الأجسام. تعمل عوامل التعتيم كطريقة فيزيائية لتغيير لمعان الطلاءات. مع تبخر الماء أثناء عملية التجفيف، ينتقل عامل التعتيم إلى السطح، مُحدثًا عدم انتظام مجهري يزيد من خشونة السطح، وبالتالي يقلل من الانعكاس المرآوي.△ أنواع عوامل التعتيم المصنوعة من السيليكاشائع وكلاء التعتيم تشمل هذه المواد صابون المعادن، وشمع البوليمر، والتلك، والسيليكا (SiO₂). مع ذلك، قد يطفو صابون المعادن وشمع البوليمر على سطح المحلول، مما يؤدي إلى لمعان غير متجانس في طبقة الطلاء، بينما غالبًا ما تكون قابليتهما للتشتت والتوافق في الراتنجات المائية ضعيفة، مما قد يتسبب في انفصال المستحلب أو التجلط. في المقابل، توفر السيليكا، كمركب غير عضوي، مزايا مثل سهولة التعديل وقابلية التشتت الممتازة في أنظمة البولي يوريثان المائية. تشمل عوامل التعتيم السيليكية السيليكا المدخنة، والسيليكا المترسبة، وهلام السيليكا الهوائي. تتميز السيليكا المدخنة، وهي مسحوق فائق النعومة ذو مجموعات هيدروكسيل سطحية وماء ممتص، بصغر حجم جسيماتها، وكبر مساحة سطحها النوعية، ونشاطها السطحي العالي. أما السيليكا المترسبة، وهي مسحوق أبيض غير متبلور من حمض السيليسيك المائي ذو جسيمات كروية تحمل مجموعات هيدروكسيل متنوعة، فتُظهر أداءً ممتازًا، وعمليات إنتاج بسيطة، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة، وتطبيقات أوسع مقارنةً بالسيليكا المدخنة. يتميز هلام السيليكا، وهو مادة صلبة هلامية مسامية نانوية خفيفة الوزن، ببنيته الفائقة، ومساحة سطحه النوعية الكبيرة، وحجم مسامه العالي، وتوزيع حجم مسامه الضيق، وشفافيته الجيدة.△ مبدأ البولي يوريثان غير اللامع كيميائياًيمكن أيضًا تحقيق التعتيم باستخدام الطرق الكيميائية، حيث تُضاف مركبات ماصة للضوء إلى راتنج الطلاء عبر تفاعلات كيميائية لتغيير الخصائص البصرية لطبقة الطلاء. تشير راتنجات التعتيم الذاتي إلى راتنجات الطلاء التي تُنتج سطحًا غير لامع عند تكوين الطبقة دون إضافة مساحيق أو شموع خارجية للتعتيم. تُظهر مكوناتها خصائص فيزيائية وكيميائية ومجموعات وظيفية مشابهة لجزيئات عامل التعتيم، مما يضمن توافقًا جيدًا ومعاملات انكسار ثابتة عند مزجها مع راتنجات أخرى، وبالتالي معالجة المشكلات المرتبطة بعوامل التعتيم الخارجية بفعالية. علاوة على ذلك، نظرًا لأن عوامل التعتيم الخارجية غالبًا ما تختلف في معامل الانكسار عن مصفوفة الطلاء، فمن الصعب تحقيق التوازن بين التعتيم والشفافية، مما يحد من ملاءمتها لبعض التطبيقات. لذلك، حظيت راتنجات الطلاء ذاتية التعتيم، التي لا تعتمد على عوامل التعتيم الخارجية، باهتمام واسع النطاق. تتضمن آلية التعتيم الخاصة بها بشكل أساسي إدخال جزيئات غير متوافقة أثناء تصنيع البوليمر، مثل تعديل السيليكون العضوي أو تعديل التشابك. على سبيل المثال، في راتنجات البولي يوريثان المائية المُعدّلة بالسيليكون العضوي، تهاجر أجزاء السيليكون الكارهة للماء إلى سطح طبقة الطلاء أثناء تكوينها، مما يُنشئ سطحًا خشنًا على المستوى المجهري. يُضفي هذا خصائص عضوية وغير عضوية على البولي يوريثان، مما يُحسّن بشكل فعّال مقاومته للماء، وثباته الحراري، وخواصه الميكانيكية. يُغيّر تعديل التشابك بنية البولي يوريثان الخطية، مُشكّلاً شبكة كثيفة التشابك من جزيئات البولي يوريثان الكبيرة. يزيد هذا من حجم جزيئات مستحلب البولي يوريثان، وأثناء التجفيف، تتراكم الجزيئات الأكبر حجمًا لتُشكّل سطحًا خشنًا. بالإضافة إلى ذلك، تُحسّن شبكة التشابك الكثيفة بشكل كبير مقاومة البولي يوريثان المائي للحرارة، والماء، والمواد الكيميائية.نجح الباحثون في تحضير مستحلبات راتنج البولي يوريثان المائي المعدل ذاتي التعتيم، والمتشابك داخليًا، باستخدام طريقة إطالة السلسلة اللاحقة. تتميز الأغشية الناتجة بسطح خشن. في الشكل 2، تظهر صور المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) للأغشية، والمُصنفة على التوالي بالمراحل أ، ب، ج، د، عند مستويات إضافة مختلفة من عامل التشابك (0.35%، 0.45%، 0.55%، و0.65%). يبلغ متوسط ​​حجم جسيمات هذه المستحلبات أكثر من 1 ميكرومتر، ومستوى لمعانها حوالي 2.0 عند زاوية 60 درجة، ما يفي تمامًا بمتطلبات التعتيم. آفاق تطوير الراتنجات ذاتية التعتيم △ مزايا الراتنجات ذاتية التعتيمراتنجات الطلاء غير اللامع تلعب هذه العوامل دورًا حاسمًا في استخدام راتنجات البولي يوريثان المائية، ما يجذب اهتمامًا كبيرًا من صناعة الطلاء، مع ما يفرضه ذلك من تحديات فيما يتعلق بالاستقرار. ومع ذلك، فإن ظهور راتنجات الطلاء ذاتية التعتيم وراتنجات الطلاء ذات الكريات المجهرية المعتمة، والتي لا تتطلب عوامل تعتيم خارجية وتوفر استقرارًا ممتازًا للراتنج وأداءً فائقًا للطلاء، يشير إلى أنها ستصبح اتجاهًا سائدًا في المستقبل.△ اتجاهات التنمية المستقبليةلذا، من الضروري تكثيف جهود البحث والتطوير في مجال راتنجات البولي يوريثان المائية المُستخدمة في صناعة الأسطح غير اللامعة، وذلك لتعزيز انتشارها على نطاق أوسع. وسيكون تطوير راتنجات الطلاء ذاتية التعتيم محورًا رئيسيًا لمستقبل البولي يوريثان المائي.