수인성 수지

Waterborne resins

수인성 레진은 때때로 수인성 레진이라고 불린다.그것들은 용제나 무용제가 아닌 물을 운반 매질로 사용하는 수지 또는 고분자 수지들이다.레진은 코팅, 접착제, 실란트, 엘라스토머 및 복합 재료의 생산에 사용된다.[1][2]수인성 수지는 일반적으로 물을 주요 운반 용제로 사용하는 모든 수지를 설명한다.수지는 수용성,[3] 감수가능성 또는 물이 분산될 수 있다.[4]

역사

대부분의 코팅은 네 가지 기본 구성요소를 가지고 있다.이것들은 수지, 용제, 색소, 첨가제들이지만[5] 수지나 바인더가 핵심 성분이다.석유 생산과 같은 지정학과 함께 많은 국가에서 환경 법규를 지속적으로 제정함으로써 화학자들이 페인트/코팅의 수인성 기술로 점점 더 많이 눈을 돌리고 있으며, 수지 또는 바인더가 코팅의 가장 중요한 부분이기 때문에, 수인성 기술 중 더 많이 개발되고 설계되고 있으며 지속적으로 수인성이 존재한다.코팅 조제기에 의한 사용 증가.수인성 코팅과 이에 따라 수인성 레진의 사용은 1960년대에 실제로 증가하기 시작했고, 가연성 감소의 필요성, b) 대기 중으로 방출되는 용매증기(VOC - 휘발성 유기 화합물)의 양을 줄이기 위한 환경법제, c) 비용, d) 정치적 요인 등에 의해 추진되었다.. 공급의 보안.[6]이 모든 요소들은 기름에서 파생된 용제에 대한 의존도를 줄이고자 하는 욕구를 줄이는 데 도움이 되었다.코팅 및 수지를 운반하는 용매로서 물을 사용하는 것은 그 이후로 계속 증가하고 있다.접착제도 마찬가지다.물은 일반적으로 독성 문제가 없는 풍부한 공급의 저가 상품이기 때문에 항상 물을 운반 용매로 하여 페인트, 잉크, 접착제, 섬유 크기 등을 생산하고자 하는 욕구가 있었다.이를 위해서는 이러한 시스템을 위해 설계된 수인성 레진을 생산해야 했다.최근 몇 년 동안 입법부의 압력은 수인성 시스템과 수인성 레진이 점점 더 표면화 되고 있다는 것을 보장했다.[7][8]

수인성 수지 유형

수성 에폭시 수지

주요기사 : 에폭시

에폭시 수지 시스템은 일반적으로 경화제와 에폭시 수지로 구성된다.양생제와 에폭시 수지는 모두 수인성 물질로 만들 수 있다.고체 에폭시 수지(분자중량 >1000) 분산이 가능하며, 때로는 공융제 및 계면활성제의 도움을 받아 물에 분산된 에폭시 수지로 구성된다.수지 등뼈는 종종 물의 분산성을 보장하기 위해 변형된다.이러한 수지는 물/코-솔벤트 증발과 입자 결합에 의해 저절로 건조된다.[9]수지를 경화시키고 교차 연결하기 위해 아민 기반 경화제를 보통 첨가한다.이것은 2개의 구성 요소 시스템을 생산한다.대안은 표준 중점성 액체 에폭시 수지를 사용하여 수용성 폴리아민 또는 폴리아미노아미드 경화제 수지에 유화하여 2성분 시스템을 제공하는 것이다.폴리아미노아미데스(또는 폴리아미도아민)는 에틸렌아민에 조광 지방산을 반응시켜 아미드 연계는 있지만 아민 기능을 가진 종을 부여함으로써 만들어진다.물은 응축 반응 중에 해방된다.이러한 레진은 빙하 유기산이나 포름알데히드와 더 반응함으로써 수용성 있게 만들어질 수 있다.이와 같은 레진은 보통 에폭시 수지를 치료하고 교차 링크할 수 있도록 폴리머 백본에 아직 더 많은 아민 기능을 남겨둔다.[10]페인트는 에폭시나 아민 경화제 부분 또는 둘 다에 색소를 첨가하여 페인트로 만들어질 수 있다.[11]폴리아미노아미드 레진과는 반대로 폴리아민 경화 레진은 일반적으로 에폭시 수지 및/또는 에폭시 희석제로 폴리 기능 아민을 부분적으로 유도하고 그 종은 잔류 아민 기능을 유지함으로써 만들어진다.그런 다음 이 인덕트는 물에 용해될 수 있으며 에폭시 수지를 더 유화하는 데 사용할 수 있으며, 다시 한 부분 또는 두 부분 모두 색소를 첨가할 수 있다.이러한 시스템의 장점은 이를 용해하기 위해 빙하 유기산이 필요하지 않다는 것이다.이는 시멘트의 알칼리가 산을 중화시키고 캔에 브러시를 반복적으로 담그면 불안정성을 유발하기 때문에, 신선한 콘크리트와 같은 고알칼리 기질에 코팅을 사용할 경우 장점이다.[12]물이 존재하고 부식을 위한 연료임에도 불구하고, 수인성 에폭시를 기반으로 한 수성 기반의 금속 코팅도 제작할 수 있다.[13]다른 연구는 그래핀 기술과 수인성 에폭시의 결합에 따른 이점에 대해 조사하고 있다.[14]

연구가 계속되고 있고 많은 특허와 저널 논문이 에폭시 시스템을 수인성 시스템으로 전환하는 새로운 방법으로 계속해서 출판되고 있다.그러한 방법 중 하나는 폴리프로필렌 산화물 백본의 다이올과 같이 이미 본질적으로 부분적으로 친수성이 있는 분자를 취하여 에피클로로 무수소와 반응시킨 다음 수산화나트륨으로 탈수소화시키는 것이다.이것은 다이포시 종단 폴리프로필렌 글리콜 분자를 생성한다.이것은 이제 트리에틸렌네트라민(TETA)과 같은 에틸렌아민에 반응하여 본질적으로 친수성이 있고 에폭시 수지를 치료할 수 있는 아민 종단 모이를 생산할 수 있다.[15][16]

수인성 알키드 수지

주요 기사:알키드

감수성 알키드는 기본적으로 기존의 알키드 수지(즉, 포화 또는 불포화 오일 또는 지방산에 기초한 폴리테스터, 다원산 및 알코올)를 물의 오독성을 부여하도록 변형한 것이다.대표적인 성분이 식물성 기름이나 린씨드, 소야반, 캐스터, 탈수성 캐스터, 샤플라워, 텅, 코코넛, 키 큰 오일 등 지방산이다.산에는 이소프탈산, 테레프탈산, 아디프산, 벤조산, 숙신산, 프탈산, 수막산, 트리멜산 무수화물 등이 있다.폴리올에는 글리세롤, 펜타에리톨, 트리메틸롤프로판, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 디에틸렌글라이콜, 네오펜틸렌글라이콜, 1,6헥사네디올, 1,4-부타네디올 등이 포함된다.[17]물의 오정도를 다양하게 도입하는 대표적인 방법은 다른 수지 시스템과 유사하다.방법은 기본적으로 산 그룹과 같은 친수성 센터를 도입하여 소금을 형성할 수 있다.[18]등뼈에 극성 그룹을 도입하는 것도 방법이다.알키즈(alkyds)와 함께 대표적인 방법으로는 수성 무수화물 함유 불포화 지방산의 수막화가 있다.이것은 이중 결합 사이트 근처에 Diels-Alder address를 만드는 것을 포함한다.그리고 나서 소개된 산 그룹은 폴리에롤과 함께 추가적으로 반응할 수 있다.Diels-Alder 반응은 결합 이중 결합 시스템이 있는 경우에만 발생한다.단순 덧셈은 결합하지 않으면 발생한다.다른 기법으로는 에틸렌 글리콜을 포함한 하이드록실 기능성 올리고머로 수지를 합성하고, 반응의 끝을 향해 물질을 함유한 특정 산이나 하이드록실 등을 첨가하는 것이 있다.또 다른 기법은 카르복실산 그룹이 풍부한 아크릴 모노머를 혼합한 아크릴 기능성 알키드를 만드는 것이다.

알키드 유화제

20세기 후반의 기술은 알키드 유전의 생산을 가능하게 했다.[19]이 기술은 DTM(Direct To Metal) 마감재 생산 등 계속 진화하고 있다.[20]가장 큰 이슈는 휘발성유기화합물 함량이 250g/l 이하로 떨어지는 것이었다.내식성 불량도 문제가 됐다.알키드 에멀전 기술은 기존 알키드처럼 이중 결합을 가진 반응성 계면활성제를 사용해 산화 건조 특성을 갖췄다.그리고 나서 그 물질은 전단 아래에 놓이고 물은 천천히 추가된다.처음에는 오일 에멀전 내 물이 형성되지만 지속적인 수분 첨가 및 전단 결과 반전되어 물 에멀전 내 안정적인 오일이 형성된다.[21][22]지속가능성과 다른 시장 요인들은 많은 회사들이 시장에 진입하고 있다는 것을 의미한다.[23]특허뿐만 아니라, 박사학위 논문도 이 주제에 관한 대학에서 행해지고 있다.[24]

수인성 폴리에스테르 수지

주요 기사:폴리에스테르 수지

포화 폴리에스테르 수지는 기존의 알키드 수지에 사용되는 많은 재료를 포함하지만 오일 또는 지방산 성분이 포함되어 있지 않다.이러한 레진의 대표적인 구성 요소는 폴리 카복실 및 폴리 하이드록실 구성품이다.더 흔히 사용되는 폴리아산들은 프탈릭, 이소프탈릭, 테레프탈릭, 아디프산이다.프탈릭과 트리멜리아틱 무수화물도 사용할 수 있다.폴리올은 네오펜틸 글리콜, 1,6헥사네디올, 트리메틸올프로판 등의 성질이 있다.그것들을 수인성 유기산이나 무수화물을 만들기 위해 2단계 과정에 첨가되지만 다른 방법들도 있다.[25][26]

수인성 폴리우레탄 수지

주요 기사:폴리우레탄 분산

폴리우레탄 레진은 수인성 물질이다.단일 구성요소 버전은 보통 폴리우레탄 분산이라고 불린다.음이온, 양이온 및 비이온 버전으로 제공되지만 음이온 음이온이 가장 쉽게 상용화될 수 있다.[27]음이온 또는 양이온 중심 또는 실제로 친수성 비이온 제조 기법을 사용하면 영구적으로 내장된 내수성 약화를 초래하는 경향이 있다.이러한 약점을 극복하기 위해 연구가 진행되고 있으며 기술이 개발되고 있다.[28]

수인성 폴리우레탄은 또한 2가지 구성요소 버전에서 사용할 수 있다.2 성분 폴리우레탄은 폴리올과 이소시아네이트와 이소시아네이트가 물과 반응하기 때문에 특별한 형성과 생산 기술이 필요하다.[29][30]예를 들어 물 분해가 가능한 폴리이소시아네이트는 설폰산염으로[31] 변형될 수 있다.PUD는 다른 성능 향상 기능 그룹이 없기 때문에 보통 식물 기반 폴리올과 합성되지 않는다.최근 작업(2021년)에서는 이를 달성하고 보다 환경 친화적인 버전을 활성화하기 위한 수정을 보고하고 있다.[32]또한 2개 구성요소 버전과 일치하는 1개 구성요소 수인성 폴리우레탄의 성능을 얻기 위한 작업도 진행 중이다.[33]

수인성 격자

주요기사 : 라텍스

라텍스(latex)는 물에 있는 중합체의 안정적인 분산(emergion)이다.합성 격자는 대개 물에 산재한 계면활성제로 유화시킨 비닐 아세테이트와 같은 단층체를 중합하여 만든다.[34]전체적인 기법을 에멀전 중합이라고 한다.기름의 물에서 물의 유화로의 역전을 포함한 다른 기술들도 이용할 수 있다.[35]

수인성전기생성증착수지

기사를 보다. 전기공학적 증착.

전기영양증착공정

전기에 사용되는 레진은 보통 에폭시, 아크릴 또는 페놀 수지 타입이다.그것들은 중합체 백본에 있는 이오닉 그룹을 중화시킬 때 기능 그룹으로 공식화된다.이것들은 중합체에 용해성을 부여한다.그것들은 전기화학 세포의 음극에 축적되는 양극판이나 음극에 축적되는 음극판으로 이용 가능하다.[36]음극성 전기분해 수지는 자동차 산업의 부식방지에 혁명을 일으켰다.리피싱 시스템이 아닌 OEM(Original Equipment Manufacturing)으로 적용된다.음극성 레진은 아세트산과 같은 산군에 의해 중화되어 안정된 수용성 분산을 제공하는 폴리머 백본에 아민을 함유하고 있다.음극성 전기분해수지를 기반으로 한 페인트가 담긴 욕조에 담그는 차체를 통해 전류가 흐를 때 음극 근처에 형성된 히드록실 이온이 페인트를 차체에 침전시킨다.이에 필요한 전류는 이온센트의 수에 의해 결정된다.전기 코팅을 위한 수인성 수지 분산은 보통 부틸 글리콜과 이소프로판올과 같은 일부 공동 용제를 포함하고 있으며, 일반적으로 고형분 함량이 매우 낮다. 예를 들어 15%이다.그들은 보통 3000–4000의 지역에서 분자량을 가지고 있다. 그것들을 바탕으로 한 페인트는 10개 미만의 PVC를 가지는 경향이 있다. 즉, 색소 비율에 대한 바인더가 매우 높다.

수인성 하이브리드 레진

많은 레진은 수인성 물질이지만 혼합물이나 혼합물이 될 수 있다.예를 들어 폴리우레탄 분산이 아크릴 레진과 혼합되거나 혼합된 것으로 자동차 도료에 일반적으로 사용된다.[37]그러한 시스템은 아크릴 모노머와 폴리우레탄 분산을 사용하여 동시에 중합하여 관통 폴리머 네트워크를 제공함으로써 만들 수 있으며, 코솔벤트로서 NMP가 필요하지 않다.이것은 아크릴의 낮은 가격과 폴리우레탄의 고성능을 결합한 것이다.[38]수인성 에폭시 수지는 아크릴산염으로 수정한 후 많은 불소 원자가 있는 사이드 체인으로 추가 수정이 가능하다.[39]물과 재생 가능한 원료를 모두 사용하는 수인성 레진도 이용할 수 있다.[40]또 다른 예는 알키드 레진과 아크릴을 결합하여 수인성 물질로 만드는 것이다.하이퍼브랜치 알키즈(hyperbranched alkyds)를 사용하고 아크릴 모노머로 수정하고 미니 에멀전 중합체를 사용하면 적합한 하이브리드가 형성될 수 있다.[41]레진의 혼합뿐만 아니라, 조합된 기술을 사용할 수도 있다.예를 들어, 전기 침전될 수 있고 에폭시와 아크릴 레진의 수인성 혼합물인 자외선 경화 코팅이 생산될 수 있다.[42][43]

물

주요 기사:물
액상수의 입상, 그리고 수면을 통해 무언가가 떨어져서 생기는 오목한 우울과 반동
고체 물 한 덩어리(얼음)
지구 대기의 구름은 기체 수증기로부터 응축된다.

물은 어떤 면에서는 특이한 화학 물질이다.그것은 매우 강력하고 보편적인 용매다.대부분의 액체는 얼면 부피가 줄어들지만 물은 팽창한다.그것은 고형(얼음), 액체(물), 가스(수증기와 증기)의 세 가지 상태 모두에서 자연적으로 지구에서 발생한다.273.16 K 또는 0.16 °C(삼중점이라고 함)에서는 세 상태 모두에서 동시에 공존할 수 있다.분자량은 18도로 매우 낮지만 끓는점은 100C로 비교적 높다.이것은 분자간 힘과 특히 수소 결합 때문이다.표면 장력은 또한 72 dynes/cm (mN/metre)로 높으며, 이는 특정 표면을 적시는 능력에 영향을 미친다.일부 용제에 비해 매우 느리게 증발하며(kg당 2260kJ의 대기열) 상대습도가 매우 높을 때는 거의 증발하지 않는다.매우 높은 특정 열용량(4.184 kJ/kg/K )을 가지고 있으며, 이것이 영국과 유럽의 중앙난방 시스템에 사용되는 이유다.이러한 요인은 수인성 수지 및 접착제 및 코팅과 같은 기타 수성 기반 시스템을 형성할 때 염두에 두어야 한다.

사용하다

수인성 레진은 코팅, 접착제, 실란트 및 엘라스토머에서 사용된다.특히 그들은 coatings,[46]산업 coatings,[44]UVcoatings,[45]층에 사용 수인성 에폭시를 포함하여 위생 coatings,[47]나무 coatings,[48]adhesives,[49]구체적인 coatings,[50]자동차 coatings,[51][52] 맑coatings[53]고 내식성성이 있는 애플리케이션을 찾고 그들은 또한 디자인에 사용되는 방부 primers[54][55][56]. 는 폴리에스테르 같은 의료 기기의 제품이다.폴리우레탄 분산을 기반으로 한 액체 붕대인 [57]우레탄 드레싱수년간 그것들은 또한 폴리머로 개조된 천장과 박격포[58] 수리에도 사용되었다.

참고 항목

참조

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