Silikon Dioksit İle Kaplanmış Korozyona Karşı Dirençli Metalik Pigment Üretimi

Otomobil sektöründe ve Endüstriyel alanda çevre şartları ve yapısal özelliklerden kaynaklı yapılan boyama işlemlerinden sonra boyalar korozyon direncini kaybetmektedir. Bu durum özellikle su bazlı çevreye duyarlı boyaların üretiminde daha fazla görülmektedir. Bunun önlenmesi için korozyona karşı dirençli boyaların üretilmesi amaçlanmaktadır.

Boyaların Korozyona Neden Olmasının Nedeni Nedir?

Su bazlı boyalarda Alüminyum efekt pigmentleri kullanılmaktadır. Bu alüminyum efekt pigmentleri hidrojen üretmektedir. Bunun sonucunda Alüminyum pigmentler oksidasyona uğramaktadır. Bundan dolayı boya içerisinde korozyon oluşur ve boya yüzeyindeki ayna parlaklığında matlaşmaya veya grileşmeye  neden olur.

Buradaki Korozyona karşı dirençli alüminyum efektlerin üretimi yıllardır kromatlama yöntemi ile üretilmektedir. Kromatlama yöntemi ile üretilen boyalar Cr(IV) içermektedir. Bu açıdan da toksik olan Cr(IV) çevreye karşı zararlıdır.

Bu gibi olumsuz sebepler nedeniyle Silikon Dioksit (Aerosil 200 Vb.) içeren ürünler geliştirilmiştir. Korozyona karşı korunmuş olan Alüminyum efekt pigmentleri  hidrojen gazı çıkışı minimum düzeydedir. Aynı zamanda mükemmel opaklık sağlamaktadır.

Silikon Dioksit Kaplama İşlemi Nasıl Gerçekleşir?

Silikon Dioksit İle yapılan kaplama işlemi bazı bazlar tarafından katalize edilen Sol-Jel yöntemine dayanmaktadır. Sol-Jel yöntemi ile üretilen  Alüminyum efekt pigmentlerinin gaz çıkarma konusunda kararlılıkları yeterlidir.

Bu kararlılık sayesinde su saldırısına karşı alüminyum hidrojen çıkarma konusunda zorluklar yaşamaktadır.

Substratların Silikon Dioksit İle kaplanması 2 farklı yönteme dayanmaktadır. Bu yöntemlerden ilkinde inorganik bir ağ oluşturmak için katalize edilmiş hidroliz ile alkali metal silikatlar kullanılmaktadır.

Bir diğer yöntem ise kataliz altında su ile reaksiyona girmesi sonucunda silanol ve alkol oluşturması sonucunda alkoksisilan oluşmaktadır. Daha sonra Sol-Jel işlemi yapılmaktadır.

Bildiğimiz Sol-Jel işleminde yapılan kaplamalarda elimizde bulunan toz formundaki başlangıç pigmenti alkol fazı içerisinde dağıtılmaktadır. Daha sonraki süreçte alkoksisilanlar bir asidik veya bazik katalizör ısı varlığında eklenmektedir.

Reaksiyonun devamında Tetraetoksisilan bileşiği hidrolizi, polikondenzasyon reaksiyonlarınin oluşumuna zemin hazırlayan silanol yapıları ile gerçekleşmektedir. Reaksiyon sırasında pigmentlerin yüzeyinde kompakt yapıda bir silikon dioksit filmleri oluşur. Ve yavaş yavaş pigment partiküllerini tamamen için almaktadır. Eğer bu kaplamayı daha güçlü kılmak istiyorsak Alkilsilanlarla modifiye edilebilir.

Reaksiyonların Detaylı Açıklaması Ve Kullanılan Maddeler Nelerdir?

Metalik efekt pigmentlerini silikon dioksit ile kaplamak için öncelikler reaksiyonun 1. Adımında reaksiyon asit eklenmesi. 2. Adımında reaksiyona baz eklenmesi ya da 1. Adımda baz eklenmesi 2. Adımda  asit eklenmesi.

Alkoksisilanlar organik çözücü veya çözücü karışımı içerisinde su evlendikten sonra hodrolize edilir. Bu hidroliz işlemi sonucunda OH grupları ayrılarak Silikon atomları üzerinde toplanır ve Si-O-Si grupları oluşur. Bu Si-O-Si grupları metalik pigment efektleri üzerinde çökelir.

Kullanılan Maddeler Aşağıdaki Gibidir;

Reaksiyonda kullanılan asit organik asittir. Ve 1 ile 8 arasında Karbon atomuna sahiptir.

Bu asitler aşağıdaki gibidir.

• Formik Asit
• Asetik Asit
• Propiyonik Asit
• Malonik Asit
• Maleik Asit
• Süksinik Asit

Olabilir ya da bu asitlerin Anhidrit formları olabilir. Bunlar da Maleik Anhidrit, Asetik Anhidrit gibi maddelerdir.

Reaksiyonda kullanılabilecek inorganik asitler aşağıdaki gibidir.

• Hidroklorik Asit
• Nitrik Asit
• Fosforik Asit
• Sülfürik Asit
• Borik Asit
• Hidroflorik Asit

Gibi Asit gruplarından seçilmektedir.

Metalik Efekt Pigmenti aşağıdaki gruptan seçilmektedir.

Bunlar;

• Alüminyum
• Demir
• Çinko
• Kalay
• Gümüş
• Altın
• Paslanmaz Çelik
• Bakır
• Pirinç (Altın Bronz)
• Titanyum

Ve bunların karışımından seçilebilir.

Üretimde kullanılan baz organik baz olabilir ve bunlar aşağıdaki gruptan seçilebilir.

• Dimetiletanolamin (DMEA)
• Mono Etanolamin
• Dietanolamin
• Trietanolamin
• Etilendiamin (EDA)
• Tert-Butilamin
• Monometilamin
• Dimetilamin
• Trimetilamin
• Monoetilamin

Gruptan seçildiği gibi. Aşağıdaki bazlardan da seçilebilir. Bunlar aşağıdaki gibidir.

• Dietilamin
• Trietilamin
• Piridin
• Anilin
• Üre
• Hidrazin Hidrat

Bunun yanında aşağıdaki inorganik bazlar da kullanılabilir.

• Amonyak
• Hidrazin
• Sodyum Hidroksit
• Potasyum Hidroksit
• Amonyum Hidroksit
• Amonyum Karbonat
• Amonyum Bikarbonat (Amonyum Hidrojen Karbonat)
• Sodyum Karbonat
• Sodyum Bikarbonat (Sodyum Hidrojen Karbonat)
• Potasyum Karbonat
• Potasyum Bikarbonat

Alkoksisilanlar aşağıdaki gibidir.

• Tetrartoksisilan
• Ve Tetraetoksisilanların oligomerlerinden bir tanesi olabilir.