کاربرد شیمی در صنعت رنگ

به گزارش بازار، صنعت رنگ یک صنعت جهانی چند میلیارد دلاری است که نقش مهمی در زندگی روزمره ما دارد. از محافظت از سطوح گرفته تا زیبایی شناسی، رنگ ها در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند، از پوشش های خودرویی و صنعتی گرفته تا رنگ های معماری و تزئینی. در پشت پوشش رنگارنگ و براق رنگ ها، چندین ماده شیمیایی وجود دارد که فرمولاسیون آنها را تشکیل می دهد که هر کدام دارای خواص و عملکردهای خاصی هستند. در این مقاله به بررسی کاربردی ترین مواد شیمیایی در صنعت رنگ می پردازیم.

رنگدانه ها و انواع پیگمنت

رنگدانه ها یکی از ضروری ترین مواد اولیه رنگ و رزین در صنعت رنگ هستند. آنها رنگ و کدورت را برای رنگ فراهم می کنند و به جلوه بصری مورد نظر اجازه می دهند. رنگدانه ها ذرات ریز آسیاب شده ای هستند که می توانند ماهیت آلی یا معدنی داشته باشند. رنگدانه های غیر آلی مانند دی اکسید تیتانیوم، ،  اکسید آهن و اکسید کروم به دلیل دوام عالی، مقاومت در برابر نور و مقاومت در برابر مواد شیمیایی و هوا، معمولاً در رنگ ها استفاده می شوند. به طور خاص دی اکسید تیتانیوم به دلیل شفافیت و روشنایی بالا پرمصرف ترین رنگدانه سفید در صنعت رنگ است. از سوی دیگر، رنگدانه های آلی اغلب برای جلوه های رنگی خاص استفاده می شوند، اما در مقایسه با رنگدانه های معدنی، دوام کمتری دارند.

بایندرها

بایندرها که به عنوان رزین یا پلیمر نیز شناخته می شوند، یکی دیگر از دسته های مهم مواد شیمیایی در رنگ ها هستند. بایندرها خاصیت چسبندگی، دوام و تشکیل فیلم را برای رنگ فراهم می کنند. آنها به عنوان یک اتصال دهنده عمل می کنند، رنگدانه ها و سایر اجزا را در کنار هم نگه می دارند و پس از خشک شدن یک فیلم پیوسته را تشکیل می دهند. بایندرها را می توان به انواع مختلفی از جمله اکریلیک، آلکید، پلی استر، اپوکسی و پلی یورتان طبقه بندی کرد که هر کدام خواص و کاربردهای منحصر به فردی دارند.

بایندرهای اکریلیک به دلیل دوام عالی، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش به طور گسترده ای در رنگ های معماری استفاده می شود. آنها همچنین دوستدار محیط زیست هستند زیرا بر پایه آب هستند، دارای ترکیبات آلی فرار کم (VOCs) هستند و سمیت کمی دارند. از سوی دیگر، بایندر آلکیدی به دلیل چسبندگی و دوام عالی، معمولاً در پوشش‌های صنعتی و خودرویی استفاده می‌شوند. پلی استرها، اپوکسی ها و پلی یورتان ها در کاربردهای تخصصی تری که به روکش های با کارایی بالا نیاز است، مانند پوشش های دریایی، پالایش خودرو و پوشش های هوافضا استفاده می شود.

حلال ها

حلال ها مایعات فراری هستند که در رنگ ها برای حل یا پراکندگی چسب ها، رنگدانه ها و سایر مواد افزودنی و تسهیل کاربرد آنها استفاده می شود. حلال ها برای کنترل ویسکوزیته، زمان خشک شدن و خواص کاربرد رنگ ضروری هستند. حلال های رایج مورد استفاده در صنعت رنگ عبارتند از: الکل معدنی، تولوئن، زایلن، اتیل استات و . با این حال، به دلیل نگرانی‌ها و مقررات زیست‌محیطی رو به رشد، گرایشی به سمت استفاده از حلال‌های کم VOC یا بدون VOC برای کاهش انتشار آلاینده‌های مضر هوا وجود دارد.

هاردنر

هاردنر ها هم جز بسیار مهمی از انواع مواد شیمیایی مورد استفاده در ساخت رنگ های صنعتی هستند که از مهمترین آنها می توان از نام برد.

افزودنی ها

افزودنی ها گروه متنوعی از مواد شیمیایی هستند که به مقدار کم به رنگ ها اضافه می شوند تا خواص و ویژگی های خاصی را ایجاد کنند. افزودنی ها نقش مهمی در بهبود عملکرد و ظاهر رنگ ها دارند.

برخی از انواع رایج افزودنی های مورد استفاده در صنعت رنگ عبارتند از:

سورفکتانت ها

سورفکتانت ها برای کاهش کشش سطحی رنگ ها استفاده می شوند و امکان مرطوب شدن و پخش بهتر روی سطح را فراهم می کنند. آنها همچنین به امولسیون کردن و تثبیت رنگدانه ها و سایر مواد افزودنی در فرمول رنگ کمک می کنند.

کف زدا

از کف زداها برای کنترل یا حذف تشکیل کف در حین تولید، ذخیره سازی و کاربرد رنگ استفاده می شود. فوم می تواند بر کیفیت و ظاهر لایه های رنگ تأثیر منفی بگذارد و کف زداها به جلوگیری یا کاهش تشکیل کف کمک می کنند.

اصلاح‌کننده ‌های رئولوژی

اصلاح‌کننده‌های رئولوژی برای کنترل جریان و خواص تراز کردن رنگ‌ها استفاده می‌شوند. آنها می توانند ویسکوزیته رنگ ها را افزایش یا کاهش دهند و امکان کنترل بهتر کاربرد و پوشش بهتر روی سطوح مختلف را فراهم کنند.

عوامل ضد میکروبی

از عوامل ضد میکروبی برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها و قارچ ها در رنگ ها استفاده می شود. آنها به حفظ ماندگاری رنگ، جلوگیری از خراب شدن ناشی از رشد میکروبی و حفظ ظاهر و کیفیت لایه رنگ در طول زمان کمک می کنند.

جاذب های UV

از جاذب های UV برای محافظت از رنگ ها در برابر اثرات مضر اشعه UV استفاده می شود که می تواند باعث محو شدن، گچی شدن و تخریب لایه رنگ شود. جذب کننده های UV اشعه ماوراء بنفش را جذب و پراکنده می کنند و از رسیدن آن به لایه های زیرین لایه رنگ جلوگیری می کنند و احتمال آسیب را کاهش می دهند.

عوامل خشک کننده

مواد خشک کننده که به عنوان خشک کن یا کاتالیزور نیز شناخته می شوند، برای تسریع فرآیند خشک شدن یا پخت رنگ ها استفاده می شوند. آنها پلیمریزاسیون یا اتصال عرضی بایندرها را تقویت می کنند و به لایه رنگ اجازه می دهند سریعتر خشک شود و یک پوشش سخت و بادوام تشکیل دهد.

مواد ضد ته نشین

از مواد ضد ته نشینی برای جلوگیری از ته نشین شدن یا ته نشین شدن رنگدانه ها و سایر ذرات جامد در رنگ ها استفاده می شود. آنها به حفظ ثبات و یکنواختی فرمول رنگ کمک می کنند و از تشکیل توده ها یا توده هایی که می توانند بر عملکرد و ظاهر رنگ تأثیر بگذارند، جلوگیری می کنند.

رنگ دهنده ها

از رنگ ها برای رنگ آمیزی یا تنظیم رنگ رنگ ها با توجه به سایه یا رنگ مورد نظر استفاده می شود. آنها در مقادیر کم به فرمول رنگ اضافه می شوند تا به اثر رنگی مورد نظر دست یابند. رنگ ها می توانند رنگدانه یا رنگ باشند، بسته به نوع رنگ و نیازهای کاربرد.

پرکننده ها

پرکننده ها که به عنوان اکستندر نیز شناخته می شوند، ذرات جامد ریز آسیاب شده ای هستند که برای بهبود خواص و کاهش هزینه ها به رنگ ها اضافه می شوند. پرکننده ها می توانند ماهیت آلی یا معدنی داشته باشند و برای افزایش حجم، بهبود ویسکوزیته و افزایش قدرت پنهان کردن رنگ استفاده می شوند. پرکننده های رایج مورد استفاده در صنعت رنگ عبارتند از کربنات کلسیم، تالک، سیلیس و خاک رس. پرکننده ها همچنین به کاهش میزان چسب و رنگدانه های مورد نیاز در فرمولاسیون رنگ کمک می کنند و آنها را مقرون به صرفه تر می کنند.

کراسلینکرها

کراسلینکرها مواد شیمیایی هستند که برای ترویج اتصال عرضی یا پخت بایندرها در رنگ ها استفاده می شوند. اتصال عرضی یک واکنش شیمیایی است که در طول فرآیند خشک کردن یا پخت رخ می دهد، جایی که بایندرها پیوندهای شیمیایی با یکدیگر ایجاد می کنند و ساختار شبکه ای ایجاد می کنند که دوام، مقاومت شیمیایی و چسبندگی لایه رنگ را بهبود می بخشد. کراسلینکرها معمولاً در پوشش‌های با کارایی بالا، مانند پوشش‌های خودرویی و صنعتی، که دوام و عملکرد استثنایی مورد نیاز است، استفاده می‌شوند.

در نتیجه، صنعت رنگ به طیف گسترده ای از مواد شیمیایی برای فرمولاسیون رنگ هایی با خواص و عملکرد مطلوب متکی است. رنگدانه ها باعث ایجاد رنگ و کدورت می شوند، بایندرها خاصیت چسبندگی و تشکیل فیلم را ایجاد می کنند، حلال ها کاربرد را تسهیل می کنند، افزودنی ها عملکرد را افزایش می دهند، پرکننده ها خواص را بهبود می بخشند و هزینه ها را کاهش می دهند، و اتصال دهنده های عرضی باعث پخت و دوام می شوند.

انتخاب مواد شیمیایی مورد استفاده در فرمولاسیون رنگ به عوامل مختلفی از جمله نوع رنگ، الزامات کاربرد، مقررات محیطی و ویژگی های عملکرد مطلوب بستگی دارد. از آنجایی که صنعت رنگ به تکامل خود ادامه می دهد و با تغییر تقاضاهای محیطی و عملکرد سازگار می شود، تحقیق و توسعه مواد شیمیایی جدید و نوآورانه برای فرمولاسیون رنگ همچنان نقش مهمی در شکل دادن به آینده صنعت رنگ ایفا خواهد کرد.

برای دریافت اطلاعات بیشتر میتوانید به سایت موسسه مبتکران شیمی مراجعه کرده و هر موضوعی که مد نظر دارید، اطلاعات لازم نصب به آن را کسب کنید.