إستخدام الاشعاع فى تطوير ومعالجة بعض الدهانات القائمة على زيت فول الصويا وتطبيقاتها

          

          "اهتم الباحثون فى الآونة الاخيرة بتحضير بعض الدهانات المعالجة بالاشعاع سواء باستخدام المعجل الالكترونى او الاشعة الفوق البنفسجية لما لها من مزايا كبيرة تفوق الدهانات التقليدية التى تقوم على وجود المذيبات الملوثة والمضرة للبيئة والانسان . وتتناول هذه الدراسه تحضير بعض راتنجات الاكريلك باستخدام زيوت نباتيه كماده اوليه مثل زيت فول الصويا النقى ثم تقيم هذا الراتنج كماده للدهان السطحى باستخدام المعجل الالكترونى او الاشعة الفوق البنفسجية. 

 

اولا: تحضير راتنجات الاكريلك

تحضير راتنجات الاكريلك:-

1- تم تحضير ايبوكسى فول الصويا من زيت فول الصويا النقى باستخدام فوق اكسيد حمض الخليك والذى يحضر من حمض الخليك وفوق اكسيد الهيدروجين فى وجود الحافز. ولقد اوضحت النتائج ان نتيجة المحتوى الايبوكسى انها 6%.

2- تم تحضير المادة الرابطة وهى راتينج الاكريلك من ايبوكسى فول الصويا الذى يحتوى على (6% محتوى ايبوكسى) بإستخدام مونيمر حمض الاكريلك فى وجود ثلاثى ايثيل امين كحافز وهيدروكينون كمانع للبلمرة ولقد تم اثبات تكوين راتنيج الاكريلك كما يلى:-

أ- تعين قيمة الحمض

اثبتت النتائج ان قيمة الحمض تقل تدريجيا بزيادة الزمن الى ان وصل قيمة الحمض الى اقل درجة ممكنة بعد غسيل الراتنج وكانت قيمتها 1.5 مجم لكل هيدروكسيد بوتاسيوم وهذا يثبت ان عملية التخليق فى تقدم مستمر

ب- التحليل باستخدام مطياف الاشعة فوق الحمراء

اوضحت نتائج التحليل بواسطة الاشعة فوق الحمراء للايبوكسى فول الصويا ظهور تكوين حلقة الايبوكسى ووجود ضعيف لمجموعة الهيدروكسيل. على الجانب الاخر اظهرت النتائج لراتينج الاكريلك اختفاء حلقة الايبوكسى وظهور مجموعة الاكريلك وايضا وضوح مجموعة الهيدروكسيل وهذا يؤكد تكوين الراتنج.

 

 

 

ج- تعين المحتوى الايبوكسى

اوضحت النتائج ان المحتوى الايبوكسى للراتينج الاكريلك (1.و%) لكل مول من الراتنج وبالمقارنة بالمحتوى الايبوكسى للايبوكسى فول الصويا (6%), ويرجع هذا الاختلاف الى ان كل حلقات الايبوكسى شاركت فى عملية تكوين الراتنج تقريبا.

د- قياس اللزوجة

اظهرت النتائج ان هناك فرق كبير بين قيمة اللزوجة للايبوكسى فول الصويا وقيمة اللزوجة للراتنج الاكريلك وهذا يرجع الى ارتفاع الوزن الجزيئى للراتنج مما ادى الى ارتفاع لزوجتة وهو دليل على تكوين الراتنج، وان المحتوى المادة الصلبة 99.2 %.

 

ثانيا: تقيم راتنج الاكريلك المحضر كدهان سطحى بإستخدام المعجل الالكترونى.

تم تقيم الراتنج كدهان سطحى وذلك بدراسه:

1- تأثير الجرعات التشعيعية على معالجة الدهانات السطحية باستخدام المعجل الالكترونى .

تم تحضير خلطة الدهان للراتنج (60 %) باستخدام 1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات (40%) كمونيمر وتم تطبيق هذة الخلطة كفيلم رقيق بسمك (90 ميكرون) على بعض السطوح المختلفة. وتم تعريض هذة الافلام لجرعات اشعاعية مختلفة، ودراسة بعض الخواص الميكانيكية لهذة الافلام المعالجة ووجد ان:

أ- ان قيمة الصلادة تزداد بزيادة الجرعات التشعيعية الى ان تصل الى جرعة 35 كيلو جراى وبعدها تزداد الصلادة حتى 70 كيلو جراى، وجد ان اى زياده فى الجرعة التشعيعية اعلى من 70 كيلو جراى  ليس لها أى تأثير يذكر. و يرجع هذا الى زيادة كثافة التشابك العرضى بزيادة الجرعة التشعيعية والذى يؤدى بدورة الى زيادة الصلادة.

ب- الانثنائية والصدمات والتى اثبتت النتائج أن التعرض لجرعة اشعاعية تفوق 50 كيلو جراى يحدث بعض التلف للافلام المعالجة وهذا نتيجة الصلادة العالية للافلام. ومن النتائج السابقة تم اختيار 50 كيلو جراى كأنسب جرعة تشعيعية لباقى الخلطات.

2-  تأثير الفاعلية لبعض المونيمرات على خلطات الدهان المعالج باستخدام المعجل الالكترونى

فى هذا الجزء تم تحضير خلطات دهان مختلفة للراتنج (60%) باستخدام مونيمرات مختلفة الفاعلية كل على حدة (40%) مثل البيوتيل اكريلات, 1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات, ثلاثى ميثيلول بروبان ثلاثى اكريلات. تم تطبيق هذة الخلطات على هيئة افلام على سطوح مختلفة ومعالجتها تحت تاثير المعجل الالكترونى بجرعة مقدارها 50 كيلو جراى، ودراسة الخواص الكيميائية والميكانيكية للافلام المعالجة. اوضحت النتائج التى تم الحصول عليها فى النقاط الاتية:

أ- الخواص الميكانيكية

تزداد قيمة الصلادة ومحتوى الجيل فى الخلطات بزيادة فاعلية المونيمرات، أى ان الخلطات التى تحتوى على مونيمر ثلاثى ميثيلول بروبان ثلاثى اكريلات والذى يحتوى على 3 روابط مزدوجة أكثر صلادة من الخلطات التى تحتوى على المونيمرات الاخرى الاقل فاعلية نتيجة لعملية التشابك العرضى. كذلك بزيادة فاعلية المونيمرات تقل مقاومة الانثنائية والصدمات نتيجة الصلادة العالية للافلام المعالجة، كما لوحظ اللصوقة العالية واللمعان القوى للافلام المعالجة.

ب- الخواص الكيميائية

اثبتت النتائج ان الافلام المعالجة ثابته ولا يحدث لها اى تغير بتأثير كل من الوسط الحامضى او القاعدى او باستخدام مذيب لمدة 24 ساعة.

 

3- تأثير النسب المتساوية من المونيمرات مختلفة الفاعلية على خلطات الدهان المعالجة بإستخدام المعجل الالكترونى.

فى هذه الدراسه تم تحضير خلطات مختلفة من الراتنج والمونيمر قائمة على 60% من الراتنج والذى يخفف باضافة (20% البيوتيل اكريلات + 20%  1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات) او(20% البيوتيل اكريلات + 20% ثلاثى ميثيلول بروبان ثلاثى اكريلات). وبعد تطبيق هذة الخلطات على هيئة افلام بسمك (90 ميكرون) على بعض السطوح المختلفة تم تعريضها لجرعة اشعاعية 50 كيلو جراى وتمت دراسة بعض الخواص الميكانيكية والكيميائية للافلام. ولقد خلصت الدراسه الى النتائج التاليه: 

أ- الخواص الميكانيكية

اوضحت النتائج ان كل الافلام المعالجة لها قيمة صلادة جيدة كذلك بتحسن فى المقاومة الانثنائية والصدمات وهذا التحسن يرجع لوجود مونيمر البيوتيل اكريلات احادى الفاعلية والذى يعطى بعض المرونة للأفلام المعالجة. كما ان كل الافلام المعالجة أعطت مقاومة للاحتكاك حتى 1500 جم، وان الافلام جيدة اللصوقة وأكثر لمعانا.

ب- الخواص الكيميائية

كما ان الافلام المعالجة لم تتاثر بالوسط الحامضى والقاعدى وكذلك تأثير المذيب  لمدة 24 ساعة ولم يحدث أى تغير يذكر.

 

ثالثا: تقيم راتنج الاكريلك المحضر كدهان سطحى باستخدام الاشعة الفوق البنفسجية.

تقيم الراتيج كدهان سطحى بدراسه كل من:

1- تأثير زمن التشعيع علي معالجة الدهانات السطحية بإستخدام الاشعة الفوق البنفسيجية.

تم تحضير خلطة الراتنج ( 55 % ) باستخدام مونيمر  1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات ( 40 %) في وجود البينزوفينون (5%) كباديء للتفاعل ثم تطبيق هذه الخلطة علي هيئة أفلام علي سطوح مختلفة بسمك 90 ميكرون. تم تعريض هذه الأفلام لأزمنة إشعاعية مختلفة ثم دراسة بعض الخواص الميكانيكية لهذه الأفلام المعالجة . وفيما يلي أهم النتائج التي تم الحصول عليها .

أ- أظهرت النتائج أن قيمة الصلادة تزداد بزيادة زمن التشعيع إلي أن تصل إلي 30 دقيقة وبعدها أي زيادة في قيمة الصلادة يمكن إهمالها .

ب- أظهرت نتائج الأنثانية والصدمات أن أفضل زمن تشعيع كان 30 دقيقة . طبقا لهذه النتائج تم أختيار زمن تشعيع للأفلام 30 دقيقة تحت تأثير الأشعة فوق البنفسيجية .

 

2- تأثير الفاعلية لبعض المونيمرات علي خلطة الدهان المعالج بأستحدام الأشعة فوق البنفسيجية .

في هذا الجزء تم تحضير خلطات دهان مختلفة من الراتنج ( 55 %) بإستخدام مونيمرات مختلفة الفاعلية كلا علي حدة كمخففات مثل البيوتيل أكريلات (40%)، 1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات (40 %) ،  ثلاثى ميثيلول بروبان ثلاثى اكريلات (40 %), مع وجودإضافات أخري بنسب مختلفة مثل تراي إيثيل أمين ( 0% ، 2 % ، 4 % ) كحافز وإضافة البينزوفينون ( 5% ، 3 % ، 1 % ) كباديء للتفاعل . تم تطبيق جميع الخلطات علي سطوح مختلفة وتعريضهم لزمن تشعيع 30 دقيقة تحت تأثير الأشعة الفوق البنفسيجية . وقد تم دراسه كل من:

أ- الخواص الميكانيكية

أظهرت النتائج أن قيمة الصلادة ومحتوي الجيل ولصوقة الأفلام تقل بزيادة نسبة الحافز في جميع الخلطات. علي جانب أخر وجد أن الخلطات المحتوية علي مونيمر أحادي الفاعلية لها صفات إنثنائية وتحمل للصدمات أفضل من الخلطات المحتوية علي مونيمرات ثنائي وثلاثي الفاعلية وهذا يرجع إلي كثافة التشابك العرضي والذي يجعل الافلام أكثر صلادة بالنسبة للخلطات المحتوية علي مونيمرات ثنائي وثلاثي الفاعلية . كما وجد أيضا أن جميع الأفلام المعالجة جيدة الالتصاق وأكثر لمعانا .

ب- الخواص الكيميائية

اظهرت النتائج ان الافلام المعالجة لم تتاثر بالوسط الحامضى والقاعدى وكذلك تأثير المذيب  لمدة 24 ساعة ولم يحدث اى تغير يذكر.

 

3- تأثير النسب المتساوية من المونيمرات المختلفة الفاعلية علي خلطات الدهان المعالجة بإستخدام الاشعة الفوق البنفسيجية.

في هذا الجزء تم تحضير خلطات دهان مختلفة قائمة علي (55 %) من الراتنج والذي يخفف بإضافة (20% البيوتيل اكريلات+ 20%  1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات) او(20% البيوتيل اكريلات + 20 % ثلاثى ميثيلول بروبان ثلاثى اكريلات) في حضور (5 %) بينزوفينون كباديء للتفاعل. وقد تم عمل الخلطات وتطبيقها علي هيئة أفلام بسمك( 90 ميكرون ) علي بعض السطوح المختلفة ، ثم تعرضها لزمن تشعيع 30 دقيقة تحت تأثير الأشعة الفوق البنفسيجية ، وتمت دراسة الخواص الكيميائية والميكانيكية للافلام المعالجة.

أ- الخواص الميكانيكية

أظهرت النتائج أن كل الأفلام المعالجة لها قيم صلادة جيدة وتحسن كبير في المقاومة للأنثنائية والصدمات ولكن بدرجه أقل من الافلام المعالجة بالمعجل الإلكتروني. و يرجع هذا التحسن لوجود مونيمر أحادي الفاعلية وهو البيوتيل اكريلات الذي يعطي المرونة للأفلام المعالجة. علي جانب أخر أظهرت النتائج أن الأفلام المعالجة أعطت مقاومة للاحتكاك مقبولة , وان جميع الافلام جيدة اللصوقة  واكثر لمعانا .

ب- الخواص الكيميائية

اظهرت النتائج ان الافلام المعالجة لم تتاثر بالوسط الحامضى والقاعدى وكذلك تأثير المذيب  لمدة 24 ساعة ولم يحدث اى تغير يذكر.

 

من النتائج السابقة يمكن إستنتاج ما يلى :-

1- ان أفضل الخلطات والتي أعطت نتائج جيدة هي التي تحتوى علي نسب متساوية من مونيمرات مختلفة الفاعلية مثل الخلطة التى احتوت على (20% البيوتيل اكريلات + 20%  1،6 هيكسان ثنائى هيدروكسيل ثنائى اكريلات) تحت تأثير المعجل الالكتروني  او(20% البيوتيل اكريلات + 20 % ثلاثى ميثيلول بروبان ثلاثى اكريلات) تحت تأثير الأشعة الفوق البنفسيجية.

2- أن صلادة الافلام المعالجة باستخدام المعجل الالكتروني تصل الى ضعف صلادة الافلام المعالجة تحت تأثيرالأشعة الفوق البنفسيجية فقط للخلطات التي تحتوي علي مونيمرات أحادي وثنائي الفاعلية كل علي حدة . ويرجع هذا الى أن طاقة المعجل الإلكتروني اعلى بكثير من طاقة الأشعة الفوق البنفسيجية.

 وبصفة عامة يمكن إستنباط أن جميع الخلطات المحتوية علي مونيمرات عالية الفاعلية قادرة علي تكوين أعلي كثافة من التشابك العرضي نتيجة للشقوق الحرة المتكونة والتي تجعل الأفلام أكثر صلادة . أما بالنسبة للخلطات المحتوية علي مونيمرات قليلة الفاعلية فانها تؤدي إلي الافلام الاقل صلاده ."