تُعد ظاهرة انخفاض اللزوجة أثناء تخزين الطلاء مشكلة شائعة، خاصةً بعد التخزين طويل الأمد، حيث تنخفض لزوجة الطلاء بشكل ملحوظ، مما يؤثر على أداء البناء وجودة المنتج. يرتبط انخفاض اللزوجة بعوامل عديدة، مثل درجة الحرارة والرطوبة وتطاير المذيبات وتحلل البوليمر، وغيرها، إلا أن التفاعل مع مُكثِّف إيثر السليلوز يُعدّ بالغ الأهمية.
1. الدور الأساسي لإيثر السليلوز
إيثر السليلوز مُكثِّف شائع الاستخدام في الدهانات المائية. وظائفه الرئيسية:
تأثير التكثيف: يمكن أن يشكل إيثر السليلوز بنية شبكية ثلاثية الأبعاد منتفخة عن طريق امتصاص الماء، وبالتالي زيادة لزوجة النظام وتحسين اللزوجة والأداء البنائي للطلاء.
تأثير تثبيت التعليق: يمكن أن يمنع إيثر السليلوز بشكل فعال ترسب الجسيمات الصلبة مثل الصبغات والحشو في الطلاء والحفاظ على اتساق الطلاء.
خاصية تكوين الفيلم: يمكن أن يؤثر إيثر السليلوز أيضًا على خاصية تكوين الفيلم للطلاء، مما يجعل الطلاء يتمتع بصلابة ومتانة معينة.
هناك العديد من أنواع إيثرات السليلوز، بما في ذلك ميثيل السليلوز (MC)، وهيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC)، وما إلى ذلك. تتميز هذه المواد باختلاف قابلية الذوبان والقدرة على التكثيف ومقاومة التخزين في الطلاءات.
2. الأسباب الرئيسية لانخفاض اللزوجة
أثناء تخزين الطلاءات، يحدث انخفاض اللزوجة بشكل رئيسي للأسباب التالية:
(1) تحلل إيثرات السليلوز
يعتمد تأثير إيثرات السليلوز المُكثِّف في الطلاءات على حجم وزنها الجزيئي وسلامة بنيتها الجزيئية. أثناء التخزين، قد تُسبب عوامل مثل درجة الحرارة، والحموضة، والقلوية، والكائنات الدقيقة تحلل إيثرات السليلوز. على سبيل المثال، أثناء التخزين طويل الأمد، قد تُحلل المكونات الحمضية أو القلوية في الطلاء السلسلة الجزيئية لإيثر السليلوز، مما يُقلل من وزنه الجزيئي، وبالتالي يُضعف تأثيره المُكثِّف، مما يُؤدي إلى انخفاض اللزوجة.
(2) تطاير المذيبات وهجرة الرطوبة
قد يؤثر تطاير المذيب أو هجرة الرطوبة في الطلاء على قابلية ذوبان إيثر السليلوز. أثناء التخزين، قد يتبخر جزء من الماء أو ينتقل إلى سطح الطلاء، مما يؤدي إلى عدم توازن توزيع الماء في الطلاء، مما يؤثر على درجة انتفاخ إيثر السليلوز وانخفاض اللزوجة في المناطق الموضعية.
(3) الهجوم الميكروبي
قد يحدث نمو ميكروبي في الطلاء عند تخزينه بشكل غير صحيح أو عند فقدان المواد الحافظة فعاليتها. يمكن للكائنات الدقيقة أن تُحلل إيثرات السليلوز والمكثفات العضوية الأخرى، مما يُضعف قدرتها على التكثيف ويُقلل من لزوجة الطلاء. تُعدّ الطلاءات المائية، على وجه الخصوص، بيئة مثالية لنمو الميكروبات لاحتوائها على كمية كبيرة من الماء.
(4) الشيخوخة في درجات الحرارة العالية
في ظل ظروف التخزين عالية الحرارة، قد يتغير التركيب الفيزيائي أو الكيميائي للسلسلة الجزيئية لإيثر السليلوز. على سبيل المثال، تكون إيثرات السليلوز عرضة للأكسدة أو التحلل الحراري عند درجات حرارة أعلى، مما يُضعف تأثير التكثيف. كما تُسرّع درجات الحرارة المرتفعة تطاير المذيبات وتبخر الماء، مما يؤثر بشكل أكبر على استقرار اللزوجة.
3. طرق تحسين استقرار تخزين الطلاءات
من أجل تقليل انخفاض اللزوجة أثناء التخزين وإطالة عمر تخزين الطلاء، يمكن اتخاذ التدابير التالية:
(1) اختيار إيثر السليلوز المناسب
تختلف أنواع إيثرات السليلوز من حيث ثباتها عند التخزين. عادةً ما تتميز إيثرات السليلوز ذات الوزن الجزيئي العالي بخصائص تكثيف أفضل، إلا أن ثباتها عند التخزين ضعيف نسبيًا، بينما قد تتمتع إيثرات السليلوز ذات الوزن الجزيئي المنخفض بأداء تخزين أفضل. لذلك، عند تصميم التركيبة، يُنصح باختيار إيثرات السليلوز ذات ثبات تخزين جيد، أو خلطها مع مُكثِّفات أخرى لتحسين مقاومتها للتخزين.
(2) التحكم في درجة حموضة الطلاء
تؤثر حموضة وقلوية نظام الطلاء بشكل كبير على استقرار إيثرات السليلوز. عند تصميم التركيبة، يجب التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني للطلاء لتجنب بيئة حمضية أو قلوية مفرطة، مما يقلل من تحلل إيثرات السليلوز. في الوقت نفسه، يمكن أن تساعد إضافة كمية مناسبة من مُعدّل الرقم الهيدروجيني أو المُنظّم على استقرار الرقم الهيدروجيني للنظام.
(3) زيادة استخدام المواد الحافظة
لمنع التآكل الميكروبي، يجب إضافة كمية مناسبة من المواد الحافظة إلى الطلاء. فهذه المواد تمنع نمو الكائنات الدقيقة، مما يمنع تحلل المواد العضوية، مثل إيثر السليلوز، ويحافظ على ثبات الطلاء. يجب اختيار المواد الحافظة المناسبة وفقًا لتركيبة الطلاء وبيئة التخزين، والتحقق من فعاليتها بانتظام.
(4) التحكم في بيئة التخزين
تؤثر درجة حرارة ورطوبة تخزين الطلاء بشكل مباشر على ثبات اللزوجة. يجب تخزين الطلاء في بيئة جافة وباردة، مع تجنب درجات الحرارة والرطوبة العالية للحد من تطاير المذيبات وتحلل إيثر السليلوز. بالإضافة إلى ذلك، يُسهم التغليف المُحكم الإغلاق بشكل فعال في تقليل هجرة الماء وتبخره، ويُؤخر انخفاض اللزوجة.
4. عوامل أخرى تؤثر على اللزوجة
بالإضافة إلى إيثرات السليلوز، قد تؤثر مكونات أخرى في نظام الطلاء على تغير اللزوجة. على سبيل المثال، قد يؤثر نوع وتركيز الأصباغ، ومعدل تطاير المذيبات، وتوافق المُكثِّفات أو المُشتِّتات الأخرى على ثبات لزوجة الطلاء. لذلك، يُعد التصميم العام لتركيبة الطلاء والتفاعل بين المكونات من النقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها.
يرتبط انخفاض اللزوجة أثناء تخزين الطلاء ارتباطًا وثيقًا بعوامل مثل تحلل إيثرات السليلوز، وتطاير المذيبات، وهجرة الماء. لتحسين استقرار الطلاء أثناء التخزين، ينبغي اختيار أنواع مناسبة من إيثرات السليلوز، والتحكم في درجة حموضة الطلاء، وتعزيز إجراءات مقاومة التآكل، وتحسين بيئة التخزين. من خلال تصميم تركيبة مناسبة وإدارة تخزين جيدة، يمكن الحد من مشكلة انخفاض اللزوجة أثناء تخزين الطلاء بشكل فعال، مما يُحسّن أداء المنتج وقدرته التنافسية في السوق.
وقت النشر: ٢٧ سبتمبر ٢٠٢٤