कोटिंग्स के प्रवाह और समतलन में सुधार में एपॉक्सी डाइल्यूएंट्स की भूमिका

कोटिंग विस्कॉसिटी पर एपॉक्सी डाइलुएंट्स और उनके प्रभाव को समझना

एपॉक्सी डाइलुएंट की परिभाषा और रासायनिक संरचना

एपॉक्सी तनुकारक छोटे अणुओं वाले संघटकों के रूप में कार्य करते हैं जो रालों की सघनता को कम कर देते हैं बिना उनकी स्थापना की प्रक्रिया को प्रभावित किए। इन पदार्थों में आमतौर पर अभिक्रियाशील भाग होते हैं, ज्यादातर एपॉक्सी या ग्लाइसिडिल ईथर जैसे पदार्थ, जो उन्हें पॉलिमर संरचना का वास्तविक हिस्सा बनने की अनुमति देते हैं जब सब कुछ स्थापित हो जाता है। एकल कार्यात्मक वाले, उदाहरण के लिए फेनिल ग्लाइसिडिल ईथर, अणुओं के बीच कम अनुप्रस्थ संयोजकता बनाते हैं, जिससे सामग्री कुल मिलाकर अधिक लचीली हो जाती है। दूसरी ओर, दोहरे कार्यात्मक संस्करण जैसे ब्यूटानीडिओल डाइग्लाइसिडिल ईथर श्यानता को समायोजित करने के बाद भी बेहतर संरचनात्मक अखंडता बनाए रखते हैं। निर्माता अक्सर इन विकल्पों के बीच चुनाव करते हैं इस बात पर निर्भर करता है कि उन्हें क्या चाहिए, लचीलापन या शुरूआत में काम करने में आसानी के बावजूद भी अपनी ताकत बनाए रखने वाली सामग्री।

एपॉक्सी तनुकारक कैसे कम श्यानता को कम करता है जिससे अनुप्रयोग में सुधार हो

जब डाइलुएंट्स मिश्रण में आते हैं, तो वे वास्तव में उन जटिल अंतराण्विक बलों को तोड़ते हैं जो एपॉक्सी पॉलिमर श्रृंखलाओं को एक साथ बांधे रखते हैं, जिससे श्यानता में काफी कमी आती है - कुछ अध्ययनों के अनुसार, सीच समूह द्वारा 2019 में किए गए अध्ययनों के अनुसार यह 60% तक हो सकती है। इसका व्यावहारिक रूप से क्या अर्थ है? इसका अर्थ है कि सब कुछ काम करने में आसान हो जाता है। सामग्री बेहतर ढंग से स्प्रे होती है, सतहों पर अधिक समान रूप से फैलती है, और यह अधिक भराव सामग्री को भी संभाल सकती है। थर्मल विश्लेषण के आंकड़ों को देखने से एक अन्य लाभ सामने आता है: यह प्रतीत होता है कि ये अतिरिक्त पदार्थ प्रवाह के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा को 15 से 20 प्रतिशत तक कम कर देते हैं। इसका अर्थ है कि लेप (कोटिंग) कमरे के तापमान पर भी अच्छी तरह से समतल हो जाती हैं बिना अपनी ठोस सामग्री खोए, जो निर्माताओं के लिए उत्पादन के दौरान गुणवत्ता मानकों को बनाए रखने के प्रयास में बहुत महत्वपूर्ण है।

अभिक्रियाशील बनाम अनभिक्रियाशील एपॉक्सी डाइलुएंट्स: प्रमुख अंतर और उपयोग

अभिक्रियाशील तनुकारक, जैसे एलिल ग्लाइसिडिल ईथर, कठोर होने के दौरान क्रॉसलिंकिंग प्रक्रिया में वास्तव में भाग लेते हैं, जिससे लगभग 85 शॉर डी के आसपास कठोरता के उच्च स्तर को बनाए रखने में मदद मिलती है और समाप्त फिल्म को रसायनों के प्रतिरोधी रखा जाता है। दूसरी ओर, गैर-अभिक्रियाशील विकल्प जैसे बेंज़ाइल अल्कोहल केवल रासायनिक संरचना का हिस्सा बने बिना अस्थायी रूप से श्यानता को कम कर देते हैं। पास्कॉल्ट द्वारा 2010 में किए गए अनुसंधान के अनुसार, इन गैर-भाग लेने वाले संवर्धकों से पूर्ण कठोर होने के बाद फिल्म की ताकत में लगभग 12 से 18 प्रतिशत तक कमी आ सकती है। प्रदर्शन विशेषताओं में इस अंतर के कारण, अधिकांश पेशेवर अभिक्रियाशील सूत्रों के साथ जाते हैं जब उन्हें संरचनाओं के लिए लंबे समय तक सुरक्षा वाले कोटिंग्स की आवश्यकता होती है। गैर-अभिक्रियाशील संस्करण उन स्थितियों में अपनी जगह बनाते हैं जहां कार्य के लिए केवल त्वरित स्ट्रिपिंग या अल्पकालिक सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

एपॉक्सी कोटिंग्स में प्रवाह और समतलन का विज्ञान

कोटिंग प्रवाह और समतलन में सतह तनाव और इसकी भूमिका

ईपॉक्सी कोटिंग्स का सतहों पर फैलकर बैठना सतह तनाव से काफी प्रभावित होता है। जब उच्च ठोस अंश वाली प्रणालियों के साथ काम किया जाता है, तो हमें आमतौर पर 30 से 40 मिलीन्यूटन प्रति मीटर के आसपास का सतह तनाव देखने को मिलता है। इससे खतरनाक गड्ढ़े और खतरनाक संतरे की छाल जैसी बनावट जैसी समस्याएं उत्पन्न होती हैं। ईपॉक्सी तनुकारकों को जोड़ने से इस तनाव में 10% से 20% तक कमी आती है, जिससे कोटिंग सतह पर बेहतर चिपकती है और समग्र रूप से चिकनी फिनिश मिलती है। इन तनुकारकों के दो मुख्य प्रकार हैं। प्रतिक्रियाशील तनुकारक इलाज के दौरान सामग्री की संरचना में बंधकर उन जटिल अंतरापृष्ठीय बलों को संतुलित करने में मदद करते हैं। गैर-प्रतिक्रियाशील संस्करण अधिक समय तक नहीं रहते, लेकिन फिर भी अणुओं को अस्थायी रूप से तोड़कर उन्हें ठीक से फैलने में मदद करते हैं।

सर्वोत्तम समतलन के लिए श्यानता और सतह मोबिलिटी का संतुलन

अच्छा समतलन प्राप्त करने के लिए विस्कोसिटी को बिल्कुल सही तरीके से नियंत्रित करना आवश्यक है। जब विस्कोसिटी 2000 सेंटीपॉइज़ से अधिक हो जाती है, तो सामग्री उचित तरीके से प्रवाहित नहीं हो पाती। लेकिन यदि यह 500 सीपी से नीचे आ जाए, तो झुलसने की समस्या होने की बहुत अधिक संभावना होती है। यहां इपॉक्सी डाइलुएंट्स बहुत कमाल करते हैं, जो विस्कोसिटी को लगभग 30 से 50 प्रतिशत तक कम कर देते हैं। इनके बारे में जो बात बहुत अच्छी है, वह यह है कि ये ठोस पदार्थ की मात्रा (सॉलिड्स कंटेंट) को बिल्कुल भी प्रभावित नहीं करते। इसका अर्थ है कि जेल होने से पहले के महत्वपूर्ण 5 से 15 मिनट के दौरान सतह पर बेहतर गति। पिछले वर्ष पॉलिमर जर्नल में प्रकाशित अनुसंधान ने भी इसका समर्थन किया है, जिसमें दिखाया गया है कि ये समायोजन वास्तव में कोटिंग्स को स्वयं समतल करने में मदद करते हैं। यह उन सभी के लिए तार्किक है जो उद्योग में उच्च ठोस पदार्थ वाली कोटिंग्स के साथ काम करते हैं, जहां उचित आवेदन बहुत महत्वपूर्ण है।

उच्च-ठोस इपॉक्सी प्रणालियों में समतलन प्रदर्शन का मापन

एप्लिकेशन के दौरान सामग्री कितनी अच्छी तरह से समतल होती है, इसे मापने के लिए, उद्योग के पेशेवर आमतौर पर ASTM D4402 मानकों के अनुसार सैग टेस्ट या लेजर प्रोफाइलोमेट्री तकनीकों जैसे मानक परीक्षणों पर भरोसा करते हैं। जब 70% से अधिक ठोस पदार्थ वाले सूत्रों की बात आती है, तो उचित मात्रा में तनुकारक वाले वे सूत्र 5 माइक्रोमीटर से कम खुरदरापन वाली सतहें उत्पन्न कर सकते हैं। यह वास्तव में नियमित अतनुकृत प्रणालियों की तुलना में लगभग 60% बेहतर है। फ़ील्ड परीक्षणों ने यह भी दिखाया है कि 8 से 12 प्रतिशत तक एपॉक्सी तनुकारक जोड़ने से ऊर्ध्वाधर रूप से लगाए जाने पर समतल करने के लिए आवश्यक समय में लगभग 40% की कमी आती है। इससे इन सूत्रों का उपयोग उन भागों की कोटिंग के लिए विशेष रूप से उपयोगी हो जाता है, जिनके जटिल आकारों में समान कोटिंग सबसे महत्वपूर्ण होती है।

आदर्श विरूपण व्यवहार के लिए एपॉक्सी तनुकारक सांद्रता का अनुकूलन

फॉर्मूलेटर आमतौर पर प्रवाह और स्थिरता को संतुलित करने के लिए भार के आधार पर 5-15% इपॉक्सी डाइलुएंट का उपयोग करते हैं। 18% से अधिक सांद्रता से क्रॉसलिंक घनत्व में कमी आती है, जिससे कठोरता में 2-3 शॉर डी अंकों की कमी हो जाती है। विस्कोमेट्रिक डेटा से पता चलता है कि 10% क्रियाशील तनुकारक ब्रश द्वारा लगाई गई कोटिंग्स के लिए अनुकूल विकृति तनाव (50-80 पास्कल) प्रदान करता है, जबकि 90% से अधिक चमक बनाए रखता है, जिससे कार्यक्षमता और सौंदर्य प्रदर्शन दोनों सुनिश्चित होते हैं।

कोटिंग समानता और सतह दोष कम करने में सुधार

कैसे फिल्म निर्माण में सुधार करने के लिए सतह तनाव को संशोधित करता है इपॉक्सी डाइलुएंट

अनुसंधान के अनुसार पैन और सहयोगियों द्वारा 2025 में पाया गया कि शुद्ध राल की तुलना में एपॉक्सी तनुकारक मिलाने से सतह तनाव कम होकर लगभग 22 से 38 प्रतिशत तक रह जाता है। इससे सतहों पर सामग्री अधिक समान रूप से फैलती है और इंटरफेस पर बेहतर बंधन बनता है। जब हम सतह ऊर्जा परिवर्तन की बात करते हैं, तो यह उन खास खामियों को रोकता है जहां लेप सब्सट्रेट से अलग हो जाता है, जिससे समग्र रूप से साफ फिल्म निर्माण होता है। प्रतिक्रियाशील प्रकारों जैसे ग्लाइसिडिल ईथर के मामले में, ये वास्तव में बहुलक नेटवर्क का ही हिस्सा बन जाते हैं। यह सतह को उपचार प्रक्रियाओं के दौरान आसानी से घूमने की अनुमति देता है, जिससे उनके अप्रतिक्रियाशील समकक्षों की तुलना में चिकनी समाप्ति होती है। अधिकांश निर्माता इस दृष्टिकोण को पसंद करते हैं क्योंकि यह पारंपरिक विधियों से जुड़ी परेशानियों के बिना लगातार अच्छे परिणाम प्रदान करता है।

ऑरेंज पील, क्रेटरिंग और अन्य सतह दोषों को न्यूनतम करना

उचित तनुकारक के उपयोग से सामान्य एप्लिकेशन दोषों को कम किया जा सकता है:

• संतरे की छाल : छिड़काव एप्लिकेशन में घटना 35% से <5% तक कम हो जाती है
• गड्ढा निर्माण : जब तनुकारक का स्तर भार के आधार पर 12% से अधिक होता है, तो यह रोका जाता है
• मछली की आँखें : स्थिर पृष्ठ तनाव के माध्यम से दबाया जाता है

विलायक वाष्पीकरण के दौरान न्यूटनियन प्रवाह विशेषताओं को बनाए रखना विभिन्न एप्लिकेशन विधियों में सुस्थिर दोष कमी के लिए आवश्यक है।

पतला करने की दक्षता और उपचारित फिल्म अखंडता के बीच व्यापार-ऑफ़

जबकि उच्च तनुकारक भार (18–25%) प्रवाह में सुधार करता है, यह एमीन-उपचारित प्रणालियों में क्रॉसलिंक घनत्व को 40% तक कम कर सकता है। इसे प्रतिक्रिया में, फॉर्मूलेटर निम्नलिखित रणनीतियों का उपयोग करते हैं:

1. 3:1 अनुपात में प्रतिक्रियाशील और गैर-प्रतिक्रियाशील तनुकारकों को मिलाना
2. विस्तारित पॉट जीवन को प्रबंधित करने के लिए त्वरित उपचार एजेंटों का उपयोग करना
3. यांत्रिक गुणों को बहाल करने के लिए नैनो-सिलिका जोड़ना

आदर्श संतुलन आमतौर पर 15–18% तनुकरण एजेंट सामग्री पर होता है, आधार राल की कठोरता का 90% से अधिक संरक्षण करते हुए, जबकि सतह की खुरदरापन 5 माइक्रोन से कम प्राप्त करना।

कठिन सब्सट्रेट्स पर गीलापन और चिपकने क्षमता में सुधार

सब्सट्रेट गीलापन और चिपकने में सुधार में एपॉक्सी तनुकरण एजेंट की भूमिका

इंटरफ़ेस पर सतह तनाव को कम करके, एपॉक्सी तनुकारक पॉलीथीन और पाउडर-कोटेड धातुओं जैसे कम ऊर्जा वाले सब्सट्रेट्स पर गीलापन में सुधार करते हैं। अनुकूलित सूत्रीकरण 35° से नीचे के संपर्क कोण प्राप्त करते हैं, जो समान कवरेज सुनिश्चित करता है। फॉस्फेट मेथाक्रिलेट मोनोमर एकीकरण पर हालिया अध्ययनों ने सरंध्र कंक्रीट और मौसमी स्टील पर यांत्रिक इंटरलॉकिंग में सुधार दिखाया है, जिससे 18–22% तक चिपकने में सुधार हुआ है।

कम ऊर्जा और बांधने में कठिन सतहों पर इंटरफ़ेसियल संपर्क को बढ़ावा देना

जब एपॉक्सी की श्यानता कम होती है, तो यह 5 माइक्रोमीटर से कम गहराई वाली छोटी-छोटी दरारों में प्रवेश कर सकती है और सतहों पर खरोंच वाले स्थानों के चारों ओर अपना मार्ग बना सकती है। यह तब बहुत महत्वपूर्ण होता है जब फ्लोरोपॉलिमर्स से उपचारित सामग्री या सौर प्रकाश से क्षतिग्रस्त कॉम्पोजिट सतहों से चिपकने की कोशिश की जाती है। नियमित एपॉक्सी इन स्थितियों में उतना अच्छा प्रदर्शन नहीं कर पाते हैं और लगभग 30 से 40 प्रतिशत तक कम पकड़ दर्शाते हैं। अभिक्रियाशील तनुकारकों को सिलेन कपलिंग एजेंटों के साथ मिलाने से इसमें और सुधार होता है। ये मिश्रण हाइड्रॉक्सिल समूहों से भरपूर सामग्री, जैसे कांच की सतहों और एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम, के साथ विशिष्ट रूप से मजबूत रासायनिक बंधन बनाते हैं। परिणाम? कुल मिलाकर बेहतर चिपकाव गुण।

अंतिम कोटिंग में रासायनिक प्रतिरोध के साथ चिपकाव लाभ का संतुलन

तनुकारक निश्चित रूप से चिपकाव गुणों में सुधार करते हैं, लेकिन जब हम लगभग 12% से अधिक जाते हैं, तो चीजें जटिल हो जाती हैं। क्रॉसलिंक घनत्व में कमी आती है, जिसका अर्थ है कि सामग्री विलायकों के लिए कम प्रतिरोधी हो जाती है। सतह इंजीनियरिंग में विशेषज्ञों ने जो समझ विकसित की है, वह यह है कि वे उस सही बिंदु को पाएं जहां वे मूल चिपकाव शक्ति का लगभग 95% बनाए रखते हैं, जबकि अम्लों और विभिन्न ईंधनों के खिलाफ प्रतिरोध को भी अच्छा बनाए रखते हैं। अधिकांश निर्माता उद्योग मानकों का पालन करते हैं, जो अपनी मुख्य माप पैमाने के रूप में MEK डबल रब को देखते हैं। वे आमतौर पर अधिकतम 5% कमी देखना चाहते हैं, जो अतनित प्रणालियों के साथ संभव है। यह दृष्टिकोण उत्पादों को उनके निर्धारित अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त स्थायी बनाए रखता है, बिना सतहों के बीच बंधन को कमजोर किए।

एपॉक्सी तनुकारकों की प्रदर्शन सीमाएं और व्यावहारिक पहलू

क्रॉसलिंक घनत्व, कठोरता और यांत्रिक गुणों पर प्रभाव

प्रयुक्त तनुकारक की मात्रा अंतिम फिल्म के उपचार के बाद उसके प्रदर्शन पर वास्तविक प्रभाव डालती है। जब हम प्रतिक्रियाशील तनुकारकों की बात करते हैं, तो वे 2022 में पार्कर और सहयोगियों के अनुसार विस्कोसिटी को 15 से 35 प्रतिशत तक कम करने में मदद करते हैं। हालांकि, यहां एक समझौता है, क्योंकि ये समान तनुकारक वास्तव में क्रॉसलिंक घनत्व को 30% तक कम कर सकते हैं। इसका व्यावहारिक अर्थ क्या है? खैर, इसके परिणामस्वरूप 2H से लेकर HB तक के पेंसिल स्केल पर परीक्षण करने पर फिल्में जितनी कठोर नहीं होती हैं, इसके अलावा सामग्री कम कठोर हो जाती है। दूसरी ओर, गैर-प्रतिक्रियाशील विकल्प इन महत्वपूर्ण क्रॉसलिंक्स में हस्तक्षेप नहीं करेंगे, लेकिन उनकी अपनी समस्याएं हैं। इनके लिए आमतौर पर काफी अधिक मात्रा की आवश्यकता होती है, लगभग 20 से 40%, जिसके कारण सिकुड़न बढ़ जाती है और सामग्री पूरी तरह से उपचारित होने के बाद अधिक भंगुर बन जाती है। इन समस्याओं के कारण, निर्माताओं को अक्सर उन अनुप्रयोगों में उनका उपयोग करने में सीमित पाया जाता है, जहां प्रदर्शन सबसे महत्वपूर्ण होता है।

गैर-अभिक्रियाशील तनुकारकों के साथ डीलर और नियामकीय चुनौतियाँ

लेपों से उत्पन्न लगभग आधे से तीन-चौथाई वाष्पशील कार्बनिक यौगिक उत्सर्जन गैर-अभिक्रियाशील तनुकारकों से आते हैं, जिसके कारण कंपनियों को 40 सीएफआर भाग 59 में उपलब्ध ईपीए के आर्किटेक्चरल कोटिंग्स रेगुलेशन जैसे नियमों का सख्ती से पालन करना पड़ रहा है। 2023 में ईयू रीच दिशानिर्देशों में हुए हालिया संशोधनों ने अब औद्योगिक प्राइमरों में अनुमति प्राप्त ऐरोमैटिक तनुकारकों की मात्रा को अधिकतम 8% तक सीमित कर दिया है। इन प्रतिबंधों का सामना करते हुए, कई निर्माता अब पौधे-आधारित विकल्पों की ओर रुख कर रहे हैं। इन विकल्पों में संशोधित अलसी तेल व्युत्पन्न खास तौर पर उभरकर सामने आए हैं, जो पारंपरिक उत्पादों की तुलना में लगभग चालीस प्रतिशत तक वीओसी स्तर को कम कर देते हैं। हालांकि, इन पर्यावरण-अनुकूल समाधानों में कुछ व्यापारिक समझौते भी शामिल हैं, क्योंकि ये सामान्यतः पूरी तरह से ठीक होने में लगभग बारह से पंद्रह प्रतिशत अधिक समय लेते हैं, जिसका सभी क्षेत्रों में उत्पादन अनुसूचियों पर प्रभाव पड़ता है।

सूत्रबद्ध डिज़ाइन में प्रदर्शन व्यापारिक समझौतों को कम करने की रणनीति

सीमाओं को दूर करते हुए प्रदर्शन बनाए रखने के लिए, सूत्रकर्ता तीन प्रमुख रणनीतियों का उपयोग करते हैं:

1. अभिक्रियाशील तनुकारक मिश्रण : एकल-कार्यात्मक (10–12%) को त्रि-कार्यात्मक तनुकारकों (5–7%) के साथ मिलाने से श्यानता कम हो जाती है जबकि संकुलन क्षति को न्यूनतम रखा जाता है
2. संकर उत्प्रेरक प्रणाली : हाइड्रॉक्सिल-समृद्ध तनुकारकों से इनहिबिशन को कम करने के लिए जिंक ऑक्टोएट त्वरक उपयोगी होते हैं
3. नैनोएडिटिव एकीकरण : उच्च-तनुकारक प्रणालियों में खोई हुई कठोरता का 85–90% पुन: प्राप्त करने के लिए 0.5–1.0% नैनोसिलिका जोड़ा जाता है

ये दृष्टिकोण श्यानता में 18% तक कमी की अनुमति देते हैं जबकि तन्य शक्ति की क्षति को अतनुकृत मानकों के सापेक्ष 25% से कम रखा जाता है, उच्च-प्रदर्शन वाले अनुपालन प्रतिरूपण का समर्थन करते हैं।

सामान्य प्रश्न अनुभाग

इपॉक्सी तनुकारक क्या हैं?

इपॉक्सी तनुकारक ऐसे योज्य हैं जो इपॉक्सी रालों की श्यानता को कम करते हैं, जिससे उन्हें उपयोग करना आसान हो जाता है बिना उनकी सख्ती की प्रक्रिया में हस्तक्षेप किए।

एपॉक्सी डाइल्यूएंट्स कोटिंग की विस्कोसिटी को कैसे प्रभावित करते हैं?

एपॉक्सी डाइल्यूएंट्स पॉलिमर चेन में अंतर-आणविक बलों को तोड़कर कोटिंग की विस्कोसिटी को कम कर देते हैं, जिससे सामग्री के बेहतर अनुप्रयोग और फैलाव की अनुमति मिलती है।

अभिक्रियाशील और अनभिक्रियाशील डाइल्यूएंट्स में क्या अंतर है?

अभिक्रियाशील डाइल्यूएंट्स उपचार प्रक्रिया में भाग लेते हैं और पॉलिमर संरचना का हिस्सा बन जाते हैं, जिससे कठोरता और रासायनिक प्रतिरोध बना रहता है। अनभिक्रियाशील डाइल्यूएंट्स रासायनिक संरचना का हिस्सा बने बिना अस्थायी रूप से विस्कोसिटी को कम कर देते हैं।

एपॉक्सी डाइल्यूएंट्स का उपयोग कैसे सब्सट्रेट एडहेशन में सुधार के लिए किया जाता है?

एपॉक्सी डाइल्यूएंट्स कठिन सतहों पर बेहतर वेटेबिलिटी की अनुमति देकर और इंटरफेसियल संपर्क को बढ़ावा देकर सतह तनाव को कम करके सब्सट्रेट एडहेशन में सुधार करते हैं।