دانلود تحقیق الکترو دی پوزیشن

انواع الکترو دی پوزیشن اساس فرایند الکترو دی پوزیشن برپایه مهاجرت پلیمر در محلول آبی به طرف الکترود با بار مخالف است لذا می توان انتظار داشت که دو نوع الکترو دی پوزیشن وجود داشته باشد اگر پلیمر موجود در حمام به طرف الکترود با بار مثبت (آند ) حرکت کند سیستم الکترو دی پوزیشن آندی و اگر پلیمر باردار به سمت الکترود منفی (کاتد) حرکت کند سیستم الکترو دی پوزیشن کاتدی خواهیم داشت .

بدیهی است در الکترو دی پوزیشن آندی پلیمر حاوی بار منفی (مثل ROCC- )و در الکترو دی پوزیشن کاتدی پلیمر حاوی بار مثبت (مثلR3NH+) خواهد بود .

به لحاظ ساده تر بودن ماهیت شیمیایی رزین های مصرفی در سیستم الکترو دی پوزیشن آندی ابتدا این روش توسط صاحبان صنایع پذیرفته شد .

ولی ظهور خوردگی بر روی قطعاتی که حتی با الکترو دی پوزیشن آندی نیز روکش دهی شده بودند.

محققین را بر آن داشت تا مواد اولیه مورد نیاز را برای سیستمهای کاتدی را بسازند در واقع پدیده خوردگی در صنایع اتومبیل آمریکا و ژاپن طی سالهای 80-1978 سبب ورود سیستم الکترودی دی پوزیشن کاتدی به عرصه صنعت شد .

جدول زیر تاریخچه دو سیستم را نشان می دهد : همان طور که ملاحظه می شود تا اواسط دهه کلیه مورد استفاده در صنعت اتومبیل از نوع آندی بوده اند زیرا تکنولوژی رزین های این نوع به راحتی در دسترس بوده و نیازهای صنعتی آن را برآورده می کرده است شیمی این رزین ها شامل روغن های مالئینه ، پلیمرهای پلی استری ، اپوکسی استر یا پلی بوتا دین همراه با پیگمت های ضد خوردگی ویژه بوده است .

با این وجود در اواخر دهه 1970 تقاضا برای روکشی با خواص ضد خوردگی بهتر منجر به ارائه سیستم کاتدی توسط شرکت PPG شد و این سیستم به سرعت بعنوان یک روش بی نظیر جایگزین کامل نوع آندی طی یک مدت زمان کوتاه شد که دلایل اصلی ذیل را می توان برای آن نام برد : 1-بهبود قابل توجه ( 3 تا 4 برابر ) از نظر خواص ضد خوردگی روی سطوح استیلی که بخوبی فسفاته نشده اند بخصوص در فیلمهای نازک 5-10 میکرو که اغلب نقاط دور از دسترس موتور اتومبیل ( مثل گوشه ها ، اتصالات ، سوراخها و .....) وجود دارد .

2- قدرت ترابری ( نفوذ ) خیلی بهتر بخصوص در نقاط خاص فوق .مقاومت بهتر در برابر صابونی شدن ( تخریب فیلم ، از بین رفتن چسبندگی ) در محلهای تماس فلزات غیر یکسان در خودرو ( آهن / روی ) 3-کاهش از بین رفتن روکشهای تبدیلی طی عمل نشست ( فسفات آهن / روی ) بدلیل چسبندگی و مقامت بهتر در برابر خوردگی 4-کاهش از بین رفتن شیمیایی بهتر که بدلیل کار کردن در PH های کمتر از 7 بوده و مشکل اساسی سیستمهای آندیک شامل اکسیداسیون پلیمر ، هیدرولیز و حمله باکتریایی را حذف می کند روند تکامل آستریهای الکترو دی پوزیشن الکترو دی پوزیشن آندی در طی عمر نسبتاً کوتاه الکترو دی پوزیشن آندی در محدوده 77- 1965 سه توسعه مهم به شرح زیر وجود داشته است : 1-درک این مطلب که پلیمرهای پلی بوتا دین و نوع اپوکسی یهترین خواص را حاصل میکنند 2-اهمیت روکشهای تبدیلی ( فسفاته روی / آهن ) ترکیب شیمیایی مورفولوژی و وزن فیلم بر کارایی الکترو دی پوزیشن 3-کنترل ثوابت حمام توسط غشاهای تعویض یونی نسل اول (1970–1965) : روغنهای مالئینه توسط پلیمریزاسیون اکسیداسیون 170-180 درجه سانتی گراد پخت می شدند حساسیت به حمله باکتریها ، مقاومت ضعیف صابونی شدن در تماس با فلزات غیر مشابه .

کارایی خوردگی ناکافی در فیلمهای نازک (5 میکرون ) بخصوص وقتی زیر آیندها بخوبی فسفاته روی نشده باشد جریان پذیری زیاد درگوشه ها نسل دوم ( 1977-1970 ) : استرهای اپوکسی مالئینه و رزینهای بوتا دین استایرن مالئینه با پیگمنت های ضد خوردگی بهبود یافته و مقاوم نسبت به حمله باکتریها .

بهبود قابل توجه در کلیه خواص نسل اول ولی ناکافی برای پاسخگویی به نیازهای صنعت اتومبیل .

الکترو دی پوزیشن نسل اول (1977-1975) : شاخه ی اصلی نوع اپوکسی شبکه ای شده با دی ایزو سیاناتهای آروماتیک ( مانند تولوئن دی ایزو سیانات ) با ضخامت فیلم کم (20-15 میکرون ).

دمای پخت بالا ( 180-170 درجه سانتیگراد ) با انتشار حلالهای آلی زیاد در محیط و محصولات تجزیه ی فیلم .

فیلمهای صاف و مقاوم در برابر خوردگی و متمایل به جریان یافتن از گوشه های تیز .

توسعه قابل توجه در پایداری حمام ، صابونی شدن و خواص مکانیکی نسبت به نسل دوم آستریهای الکترو دی پوزیشن آندی نسل دوم (1980-1978 ) : بهبود در کاهش مقدار انتشار حلالهای آلی تا سقف 50-70 درصد نسل سوم ( 1982-1980 ) : حرکت اصلی جهت دستیابی به فیلمهای با ضخامت بالا (30-22 میکرون ) و جلوه و کارایی بهتر بوده است .

بهبود صافی فیلم رفع عیب روکشهای تبدیلی و زیر آیندها .

کاهش بیشتر انتشار حلال و دمای پخت (160-150 درجه سانتیگراد ) .

قدرت ترابری بهتر نسل چهارم (1991-1987 ) : بهبود قابل توجه نسل سوم به شرح زیر است - مقاومت خوردگی گوشه ها و نواحی آسیب دیده مقاومت در برابر ضربات سنگ ریزه - - - - - - نسل آینده ( بعد از 1990 ) بهبود قابل توجه در حفاظت در گوشه ها توام با جریان پذیری خیلی خوب و ضخامت بالا ( 45-30 میکرون ) کاهش سمیت با حذف پیگمنت های سمی و مواد فرار کاهش ضایعات دمای پخت کمتر در محدوده 150-130 درجه سانتیگراد بهبود کارایی عملیاتی ، سودمندی بهتر ، کاهش ولتاژ ، مخازن کوچکتر ، خطوط سریعتر تولید با توجه به مزایای سیستم کاتدی نسبت به آندی در این طرح تهیه و بررسی سیستمهای کاتدی مورد توجه قرار گرفته است .

لذا از بررسی واکنشهای و سایر موارد مربوط به سیستمهای آندی در این طرح صرف نظر و به سیستمهای کاتدی بسنده شود .

واکنش های کاتدی در سیستم کاتدی ماده ی تشکیل دهنده فیلم یک آمین – آداکت بازی است که از طریق خنثی سازی با اسیدلاکتیک و اسید استیک در آب خنثی شده است ( محلول شده است ) محلول کردن تشکیل دهنده فیلم محلول کردن تشکیل دهنده فیلم الکترولیز + - 4H2O 3H +3OH + H2O + - - H2O + 3H + 4e 2H2 + OH احیا در کاتد R - R R-N-H + OH R-N: + H2O R R اکسیداسیون در آند H+ بروش الکترو دیالیز ( خارج می شود به شکل زیر توجه کنید .

) و عمل دی پوزیت شدن همزمان با تشکیل گاز تقریباً با فاراده ادامه می یابد .

- - + 3OH + 4e H2O + O2 + H رزینهای مصرفی در سیستمهای الکترو دی پوزیشن بطور کلی می توان گفت رزینهای بی قابلیت الکترو دی پوزیت شدن دارای خصوصیات زیر باشد فیلم تازه رسوب کرده باید مقاومت ویژه بالایی داشته باشد بطور که اولین دی پوزیشن مانع از جریان الکتریسیته شده و سبب گردد جریان الکتریسیته به دنبال راهی از بین نزدیکترین و کم مقاومت ترین قسمتهای مسیر برود بطوریکه همه ی مناطق بطور کامل پوشانده شود .

از نظر میزان مواد فرار آلاینده قواعد زیست محیطی را رعایت کند فیلم حاصل باید در برابر حل شدن مجدد هنگام تماس با مواد داخل حمام و همچنین در برابر آبکشی و اولترافیلتراسیون مقاوم باشد رزین مصرفی باید قابلیت دیسپرس کردن پیگمنت را داشته باشد در برابر پمپ شدن در دراز مدت مقاوم باشد و یا قابلیت تحمل تنش برشی زیادی را داشته باشد ویسکوزیته رزین نسبت به رزینهای معمولی پایین تر باشد شیمی رزینهای کاتدی رزینهای کاتیونی اولیه ای که برای الکترو دی پوزیشن ساخته شده بودند ساختاری مشابه رزینهای آنیونی داشتند با این تفاوت که به جای گروههای کربوکسیل گروههای آمین در ساختار وجود داشت .

جهت استفاده از این رزینها در کاربردهای اتومبیلی لزوم بکارگیری رزینهای اپوکسید که کارایی خوبی در برابر خوردگی داشته و خواص مکانیکی مناسبی ارائه می دهند، احساس می شد .

استفاده از یک رزین دی اپوکسید اپیکلرو هیدرین- بیس فنلA با وزن معادل اپوکسی 2000-500 جهت واکنش با یک آمین با عاملیت مناسب مرسوم شد.

از بازهای مختلفی مثل : نمکهای آمین ، سولفونیوم و فسفونیوم می توان استفاده کرد ، رزینهای کاتیونی با اهمیت از نظر تجاری آنهایی هستند که نمکهای آمین و آمنیوم چهارتایی که کارایی مناسب در فیلم ، PH بالای حمام و جلوه مناسب روکش را حاصل می کنند R3 R3 R-CH-CH + R2-N-R4 R2-N-R4 H CH2 RCHOH نرم کردن شاخه اصلی اپوکسی توسط پلیمرهای انعطاف پذیر مختلفی مانند پلی استر و دی الهای استر ، پیوندهای اکریلیک ، اپوکسیهای آلیفاتیک با Tg پایین ، اسیدهای چرب ، منو اپوکسیدهای چرب انجام می شود موثرترین و تجاری ترین مکانیزم شبکه ای شدن در الکترو دی پوزیشن کاتدی واکنش با ایزو سیاناتهای بلوکه شده چند عاملی می باشد .

این مکانیزم شامل واکنش یک گروه ایزو سیانات با با گروه هیدروکسیل زنجیر اصلی اپوکسی و آزاد شدن گروه بلوکه کننده است .

RNHCO2R RNCO + ROH EP HO-EP RNHCO-O نوع واکنش شبکه ای کننده نقش مهمی را در خواص ، اقتصاد و رفتار محیطی فیلم دی پوزیت شده ایفا می کند .

فعالیتهای بسیاری جهت بهبود موارد زیر طی دهه 1990 صورت گرفته است - بهبود کارایی خوردگی - کاهش دمای پخت - کاهش اثرات سمی شبکه ای کننده ایزو سیاناتی از گروه تولوئن دی ایزو سیانات ، پلیمر تری متیلول پروپان بلوکه شده با الکلهای آلیفاتیک مثل اکتانول یا اترهای گلیکول همچنان به عنوان مهمترین عوامل شبکه ای کننده مطرحند .

بعضی از مشتقات دیگر مثل دی فنیل متان دی ایزوسیانات ، ایزوفوردن دی ایزوسیانات تترا متیل زایلن دی ایزو سیانات ، هگزا متیلن دی ایزوسیانات نیز کاربردهای تجاری پیدا کرده اند .

سیستمهای خود شبکه ای شونده بر پایه دی ایزو سیاناتهای نیمه بلوکه شده که با عامل هیدروکسیل زنجیر اصلی کاتیونی واکنش کرده اند نیز قابل دسترسی هستند .

در همه حالات تعادل بین هزینه ، دماهای پخت و خواص ضد خوردگی عوامل بحرانی در پذیرش نهایی یک سیستم از نظر تجاری هستند .

پارامترهای اصلی کنترل کننده سیستمهای الکترو دی پوزیشن مهمترین پارامتر هایی که کارایی فرایند کاتدی را تحت تاثیر قرار می دهند عبارت اند از : پایداری امولسیون : که وابسته به عوامل زیر است میزان خنثی سازی روش امولسیون سازی میزان حلال اندازه ذره ترکیب پلیمر آلودگی عملکرد خوردگی تحت تاثیر عوامل زیر است - ساختار پلیمر شبکه ای شدن افزودنیها پیگمنته کردن قدرت ترابری (Throwing power) به عوامل زیر بستگی دارد مقاومت بالای فیلم هدایت بالای حمام راندمان کولمبی بالا: که مربوط به وزن اکی والان الکتروشیمیایی مولکول رزین ، میزان خنثی سازی و PH ترکیب است ولتاژ تخریب بالا هدایت غیر اهمی برداشت فیلم مقاومت فیلم : افزایش برداشت فیلم با کاهش مقاومت فیلم حاصل می شود که به عوامل زیر بستگی دارد جریان پذیری فیلم کنترل جریان پذیری و به هم پیوستن فیلم پارامترهای دی پوزیشن: وابسته به کنترل صحیح ولتاژ ، جریان ، دمای حمام ویژگی رزین : ویژگی آبدوستی رزین در تعیین برداشت فیلم حاصل از هر سیستمی حائز اهمیت است شبکه ای شدن : سیستم شبکه ای کننده باید معیارهای زیر را برآورده کند فعالیت و عاملیت بالا جهت دسیابی به پخت فیلم در حداقل چرخه زمان / دما سازگار با رزین اصلی و کریستالی نشدن طی انبار داری پایدار در محیط الکتروکوت ایجاد فیلمهایی با صافی مورد نظر ، به هم پیوستن ، برداشت ، قدرت ترابری که سبب تغییر رنگ طی مرحله پخت می گردد ، حداقل باشد .

ایجاد فیلم شبکه شده با مقاومت در برابر خوردگی و چسبندگی و خواص مکانیکی خوب عدم حضور محصولات تخریب طی مرحله پخت که می تواند سبب آلودگی و یا تغییر رنگ فیلم ماده نقاشی گردد داشتن حلالیت خیلی کم در آب خواص فیلم : معمولاً از طریق ترکیب و پارامترهای دی پوزیشن تعیین شود و هر سیستم ویژگی خود را دارا است انعطاف پذیری به نسبت نرم کننده های خارجی چسبندگی بین لایه ای به نسبت بهبود دهنده های چسبندگی فیلم ناصاف : معمولاً به دلیل قدرت تر کنندگی ضعیف فیلم ، دی پوزیت شدن خیلی سریع ، شبکه کننده خیلی فعال ، گاز اضافی طی دی پوزیت شدن ، پایداری امولسیون ضعیف درجه حرارت و PH خیلی بالای حمام ایجاد می شود پیگمنته کردن : پیگمنتها نباید محلول در آب و یا حاوی مواد محلول در آب باشند .

انتخاب پیگمنتها کاملاً وابسته به رزین دیسپرس کننده ، نوع و ساختار رزین اصلی است فرایند الکترو دی پوزیشن مراحل کلی فرایند الکترو دی پوزیشن را می توان از لحاظ ترتیب انجام