Surfactants in paint
پینٹ کے چار بڑے اجزاء ہوتے ہیں: روغن، بائنڈر، سالوینٹ اور اضافی۔ روغن پینٹ کو اس کا رنگ، ساخت، سختی دینے کے ساتھ ساتھ اس بات کا تعین کرنے کا کام کرتے ہیں کہ پینٹ غیر شفاف ہے یا نہیں۔ عام سفید روغنوں میں ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ اور زنک آکسائیڈ شامل ہیں۔ بائنڈر پینٹ کا فلم بنانے والا جزو ہے کیونکہ یہ خشک ہوتا ہے اور کوٹنگ کے استحکام، چمک اور لچک کو متاثر کرتا ہے۔ پولی یوریتھینس، پالئیسٹر، اور ایکریلکس عام بائنڈر کی مثالیں ہیں۔ سالوینٹ وہ میڈیم ہے جس میں پینٹ کے دیگر تمام اجزاء تحلیل ہو جاتے ہیں اور جیسے ہی پینٹ خشک ہوتا ہے اور ٹھیک ہوتا ہے تب بخارات بن جاتے ہیں۔ سالوینٹ اپنی مائع حالت میں پینٹ کے علاج کی شرح اور چپچپا پن کو بھی تبدیل کرتا ہے۔ پینٹ کی دو قسمیں ہیں: سالوینٹ بورن اور واٹر بورن پینٹ۔ سالوینٹ سے پیدا ہونے والے پینٹ نامیاتی سالوینٹس کو پینٹ کی تشکیل میں ٹھوس اجزاء کو لے جانے والی بنیادی گاڑی کے طور پر استعمال کرتے ہیں، جبکہ پانی سے پیدا ہونے والے پینٹ پانی کو مسلسل میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہیں۔ پینٹ میں شامل کیے جانے والے اضافی اشیاء چیزوں کی ایک وسیع رینج ہیں جو پینٹ کی خصوصیات اور حتمی کوٹنگ پر اہم اثرات مرتب کرتی ہیں۔ عام پینٹ ایڈیٹیوز کیٹیلیسٹ، گاڑھا کرنے والے، اسٹیبلائزر، ایملسیفائر، ٹیکسٹورائزر، بیکٹیریا کی نشوونما سے لڑنے کے لیے بائیوسائڈز وغیرہ ہیں۔ لفظ سرفکٹینٹ سرفیس ایکٹیو ایجنٹ کے لیے مختصر ہے۔ سرفیکٹینٹ وہ مرکبات ہیں جو مائع کی سطح کے تناؤ، دو مائعوں کے درمیان انٹرفیسیل تناؤ، یا مائع اور ٹھوس کے درمیان انٹرفیسیل تناؤ کو کم کرتے ہیں۔ حلوں میں اس رویے کو گیلا کرنے کے نام سے جانا جاتا ہے، اور یہ ہوا/پانی کے انٹرفیس میں جذب ہونے والے سرفیکٹینٹس کے نتیجے میں ہوتا ہے۔ گھلنشیل سرفیکٹینٹ بھی حل میں مائیکلز اور دیگر مجموعی ڈھانچے بنانے کی صلاحیت رکھتے ہیں، جس کی وجہ سے لیٹیکس پینٹ میں مستحکم اثر پڑتا ہے۔ پینٹ میں موجود سرفیکٹینٹس کا استعمال خشک پینٹ کی بہت سی اختتامی خصوصیات کو تبدیل کرنے کے ساتھ ساتھ پینٹ کو ان کی مائع حالت میں ایملسیفائی کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ پینٹ میں سرفکٹینٹس کا کردار مثبت اثرات سرفکٹینٹس پینٹ میں جسمانی خصوصیات کی ایک وسیع صف کو متاثر کرتے ہیں۔ سرفیکٹینٹ نہ صرف تشکیل شدہ کوٹنگ کی زندگی کے دوران پینٹ کے رویے کو متاثر کرتے ہیں بلکہ پینٹ کی ابتدائی جمع اور فلم کی تشکیل کو بھی متاثر کرتے ہیں۔ سرفیکٹینٹس کا استعمال پینٹ اور دیگر ایپلی کیشنز میں ایملشن پولیمرائزیشن کے دوران پولیمر ذرات کے پھیلاؤ کو مستحکم کرنے کے لیے بھی کیا جاتا ہے۔ میکانی استحکام، منجمد پگھلنے کا استحکام اور پینٹ کی شیلف لائف سبھی سرفکٹینٹس کے اضافے سے بہتر ہوتی ہیں۔ پینٹ کرنے کے لیے سرفیکٹینٹس کا اضافہ بھی پینٹ کو کسی سطح کو زیادہ آسانی سے کوٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے کیونکہ سرفیکٹینٹس محلول کے گیلا ہونے میں اضافہ کرتے ہیں۔ منفی اثرات سرفیکٹینٹس کے اضافے سے ہمیشہ تمام خصوصیات پر مثبت اثر نہیں پڑتا ہے۔ سرفیکٹینٹ کے اضافے سے کوٹنگ کی پانی کی مزاحمت کو کم کیا جا سکتا ہے کیونکہ سرفیکٹینٹ پانی میں بہت گھلنشیل ہو سکتے ہیں اور آسانی سے کوٹنگ سے باہر نکل جائیں گے۔ نمی کی مزاحمت کا یہ مسئلہ آرٹ کے تحفظ کے لیے خاص طور پر رائج مسئلہ ہے، ساتھ ہی ساتھ چپکنے، نظری وضاحت کا نقصان، اور ایکریلک کوٹ والے آرٹ ورکس میں استعمال ہونے والے عصری ایکریلک ایملشن میں پولیتھر سرفکٹینٹس کی وجہ سے گندگی اٹھانے کے مسائل ہیں۔ اگرچہ سرفیکٹینٹ کی قسم اور مقدار اس بات کا تعین کرتی ہے کہ کون سی خصوصیات متاثر ہوں گی، پینٹ میں موجود دیگر کیمیکل سرفیکٹینٹ کے پینٹ پر پڑنے والے مجموعی اثر کو تبدیل کر سکتے ہیں۔ لیٹیکس پینٹ میں لچک میں اضافہ یا کمی پائی گئی ہے جو کہ موجود ٹی او او 2 کی مقدار پر منحصر ہے۔ ایملسیفیکیشن لیٹیکس پینٹ (ایملشن پینٹ برطانوی انگریزی، لیٹیکس ربڑ کے ساتھ الجھن میں نہ پڑنا) پانی میں بکھرے ہوئے پولیمر ذرات کا ایک ایملشن ہے۔ لیٹیکس پینٹ میں میکرو ایملشن فطری طور پر غیر مستحکم ہوتے ہیں اور مرحلہ الگ ہوتے ہیں، اس لیے سرفیکٹینٹس کو انٹرفیسیل تناؤ کو کم کرنے میں شامل کیا جاتا ہے اور ڈیملسیفیکیشن کو روکنے کے لیے پولیمر ذرات کو مستحکم کیا جاتا ہے۔ انیونک سرفیکٹینٹس جیسے سوڈیم ڈوڈیسل سلفیٹ عام طور پر ایملشن کو مستحکم کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں کیونکہ آبی میڈیم کے ساتھ ہائیڈروجن کے بندھن کے لیے ان کا لگاؤ ہوتا ہے۔ غیر آئنک سرفکٹینٹس شاذ و نادر ہی اکیلے استعمال ہوتے ہیں کیونکہ انیونک سرفکٹینٹس کے مقابلے میں مستحکم ایملشن بنانے میں ان کی کم کارکردگی ہوتی ہے۔ اس کی وجہ سے، غیر آئنک سرفکٹینٹس عام طور پر آئنک سرفکٹینٹس کے ساتھ مل کر استعمال ہوتے ہیں اور پولیمر اور روغن کے ذرات کے درمیان وین ڈیر والز قوتوں کی سٹیرک مداخلت کے ذریعے کولائڈل استحکام کا دوسرا طریقہ فراہم کرتے ہیں۔ لیٹیکس جن کو بڑے پی ایچ کی حدود پر استحکام کی ضرورت ہوتی ہے وہ بڑے نان آئنک سے اینیونک سرفیکٹینٹ تناسب کا استعمال کرتے ہیں۔ کیٹیانک سرفیکٹینٹس کم از کم عام طور پر ان کی اعلی لاگت، غیر موثر ایملسیفائنگ صلاحیت، اور ابتدائی سڑنے پر ناپسندیدہ اثرات کی وجہ سے استعمال ہوتے ہیں۔ تیز رفتار ایپلی کیشن، کم درجہ حرارت اسٹوریج، پمپنگ سے شیر کا دباؤ، اور دیگر انتہائی اسٹوریج یا ایپلی کیشن کے حالات سرفیکٹینٹ کی پینٹ کے پھیلاؤ کو مناسب طریقے سے مستحکم کرنے میں ناکامی کا سبب بن سکتے ہیں۔ ڈیملسیفیکیشن کے لیے تھرموڈینامک وضاحت گبز فری انرجی میں حاصل ہونے والا فائدہ ہے جو اعلی توانائی کی سطح کے تعاملات کے کل رقبے کو کم کرنے کے نتیجے میں ہوتا ہے۔ ڈیملسیفیکیشن سے حاصل ہونے والی توانائی انٹرفیس کے کل رقبے اور اس انٹرفیس کے سطح کے تناؤ پر منحصر ہوتی ہے۔ سرفیکٹینٹ سطح کے تناؤ (γ) کو کم کرتے ہیں اور اس طرح گبس توانائی ڈیملسیفیکیشن سے حاصل ہوتی ہے۔ یہ ڈیملسیفیکیشن کے عمل کو سست کرتا ہے اور لیٹیکس پینٹ کو مستحکم کرتا ہے۔ لیٹیکس پینٹ میں بکھرے ہوئے پولیمر کی بوندوں کا سائز مندرجہ ذیل مساوات کے ساتھ ماڈل کیا جا سکتا ہے: ایملشن میں ایک بوند کا رداس سرفیکٹینٹ کی لمبائی، ایل ایس، بکھرے ہوئے مرحلے کے حجم کے حصے، φd، اور سرفیکٹینٹ کے حجم کے حصے، φs پر منحصر ہوتا ہے۔ سرفیکٹینٹس کی درجہ بندی پینٹ میں استعمال ہونے والے سرفیکٹینٹس کی تین اہم قسمیں ہیں-آئنک، پولیمرک اور الیکٹروسٹرک۔ سر گروپ کی ساخت کے مطابق سرفیکٹینٹ کی سر گروپ کی درجہ بندی کا تعین سر گروپ آئن کی قسم سے ہوتا ہے۔ آئنک سرفیکٹینٹس اپنی ایمفیفلیسیٹی ایک چارج شدہ ہائیڈروفیلک ہیڈ گروپ سے حاصل کرتے ہیں اور چھوٹے، کم سالماتی وزن کے مالیکیول ہوتے ہیں۔ آئنک سرفیکٹینٹ الیکٹروسٹیٹک ریپلشن کے ذریعے پینٹ میں معطل ذرات کو مستحکم کریں گے اور اپنے چھوٹے سائز کی وجہ سے آسانی سے سطح سے جذب اور خارج ہو جاتے ہیں۔ آئنک ہیڈ گروپ منفی طور پر چارج ہوتے ہیں، اور عام طور پر صفائی کی مصنوعات میں استعمال ہوتے ہیں۔ آئنک سرفیکٹینٹ شیمپو، لانڈری ڈٹرجنٹ اور صابن جیسی مصنوعات میں پائے جا سکتے ہیں کیونکہ وہ کپڑے جیسے نرم ذرائع سے گندگی کو دور کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ چارج شدہ سر گروپ کی قطعیت کی وجہ سے آئنک سرفیکٹینٹس آسانی سے پانی میں معطل ہو جاتے ہیں۔ تاہم، سخت پانی مالیکیول کو غیر فعال کر سکتا ہے۔ زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والے آئنک ہیڈ گروپوں میں سے کچھ سلفیٹس اور ایتھوکسلیٹس ہیں۔ کیٹیانک ہیڈ گروپوں میں مثبت چارج ہوتا ہے اور کیٹیانک سرفکٹینٹ کئی مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ کیٹیانک سرفیکٹینٹس کا ایک عام استعمال کپڑے کے سافٹینرز میں ہوتا ہے۔ کیشنک ہیڈ گروپس کو لانڈری ڈٹرجنٹ میں انیونک سرفیکٹینٹس کے ساتھ مل کر بھی شامل کیا جاتا ہے کیونکہ وہ انیونک سرفیکٹینٹس کی گندگی ہٹانے کی خصوصیات کو بہتر بنانے میں مدد کرتے ہیں۔ کیٹیانک ہیڈ گروپ گھریلو صفائی کرنے والوں کی جراثیم کش خصوصیات میں بھی اضافہ کرتے ہیں۔ کچھ عام کیٹیانک سرفیکٹینٹس ہیڈ گروپس میں امینز اور کواٹرنیری امونیم آئنز شامل ہیں۔ سرفیکٹینٹس کی بہت سی اقسام میں، کیٹیانک سرفیکٹینٹس غیر جانبدار اور تیزابیت میڈیا میں ان کی حفاظتی تاثیر کی وجہ سے بہت مفید کٹاؤ روکنے والے ہیں۔ نان آئنک ہیڈ گروپوں میں کوئی چارج نہیں ہوتا ہے اور وہ چکنائی ہٹانے والے کے طور پر بہت اچھی طرح سے کام کرتے ہیں۔ نان آئنک سرفیکٹینٹس عام طور پر ڈٹرجنٹس، صابن اور گھریلو کلینرز میں استعمال ہوتے ہیں۔ سخت پانی کے حل میں، غیر آئنک سرفکٹینٹس کا استعمال کیلشیم اور میگنیشیم آئنوں کی وجہ سے آئنک سرفکٹینٹس کی غیر فعالیت کو محدود کرنے میں مدد کے لیے کیا جاتا ہے۔ کچھ عام غیر آئنک سرفیکٹینٹ سر گروپوں میں فیٹی ایسڈ اور گلائکول شامل ہیں۔ دم کی ساخت کے مطابق ہائیڈرو کاربن کی زنجیراں لمبی زنجیریں ہوتی ہیں جو کاربن ریڑھ کی ہڈی والے ہائیڈروجن کے متبادلات پر مشتمل ہوتی ہیں، جو انہیں بہت زیادہ ہائیڈروفوبک بناتی ہیں۔ صرف ہائیڈرو کاربن کی زنجیروں سے موم اور تیل بنتے ہیں اور ان خصوصیات کو برقرار رکھتے ہیں جب انہیں سرفیکٹینٹ میں شامل کیا جاتا ہے۔ ہائیڈرو کاربن چین پر مشتمل سرفیکٹینٹس کی ایک اچھی مثال لپڈ ہیں، جو سیل میمبرین بناتے ہیں۔ الکائل ایتھر کی زنجیراں ہائیڈرو کاربن کی زنجیروں سے ملتی جلتی ہیں، سوائے آکسیجن کے جو ریڑھ کی ہڈی کے ساتھ ساتھ کاربن میں شامل ہوتے ہیں۔ سرفیکٹینٹس میں عام طور پر دو الکائل زنجیروں کا استعمال ہوتا ہے: پولی تھیلین آکسائڈ اور پولی پروپیلین آکسائڈ۔ پولی تھیلین آکسائڈ زنجیروں میں ایک آکسیجن اور دو کاربن (-O-CH2-CH2-) n ریپیٹنگ یونٹ ہوتے ہیں اور ہائیڈرو کاربن کے مقابلے میں ہائیڈروفیلک کردار میں اضافہ ہوتا ہے۔ پولی پروپیلین آکسائڈ کی ریڑھ کی ہڈی کی ساخت پولی تھیلین آکسائڈ جیسی ہی ہوتی ہے لیکن کاربن میں سے کسی ایک کے میتھائل گروپ کے متبادل کے ساتھ، اور اس ڈھانچے میں ہائیڈرو کاربن اور پولی تھیلین آکسائڈ کے درمیان ہائیڈروفوبیسیٹی ہوتی ہے۔ فلورکاربن زنجیر کی دم کاربن کی ریڑھ کی ہڈی پر مشتمل ہوتی ہے جس میں ہائیڈروجین کے بجائے فلورائن کے متبادل ہوتے ہیں۔ فلورکاربن پانی اور دیگر سالوینٹس کی سطح کے تناؤ کو کم کرنے میں مدد کرتے ہیں کیونکہ ان کی لیپوفوبک نوعیت کم پی ایچ جیسے سخت حالات میں بھی ہوتی ہے۔ جب فلورو کاربن کو سرفیکٹینٹس میں شامل کیا جاتا ہے تو انہیں داغ سے بچنے والے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے اور سطح کے نقائص کو کم کرنے کے لیے کوٹنگز میں شامل کیا جاتا ہے۔ سائلوکسین زنجیر ایک ریڑھ کی ہڈی پر مشتمل ہوتی ہے جس میں متبادل آکسیجن اور سلکان ایٹم ہوتے ہیں۔ سائلوکسین دم والے سرفکٹینٹ ہائیڈرولیسس کے خلاف مزاحمت کرنے اور بریک ڈاؤن پولیمر زنجیروں کو روکنے کے لیے پائے گئے ہیں جو پینٹ میں دراڑ کا سبب بن سکتے ہیں اور اس طرح کاسمیٹکس، ڈیوڈرینٹ، ڈیفومر اور صابن جیسی مصنوعات میں استعمال ہوتے ہیں۔ سرفیکٹینٹ کے استعمال میں مسائل ماحولیاتی مسائل سرفیکٹینٹ پینٹ میں موجود زہریلے نامیاتی مرکبات کو غیر مستحکم کر سکتے ہیں جو ماحول میں داخل ہو سکتے ہیں اور منفی اثرات مرتب کر سکتے ہیں۔ پانی میں گھلنشیل سرفیکٹینٹ خشک پینٹ کو دھو کر ماحول میں داخل ہو سکتے ہیں۔ ان میں سے کچھ سرفیکٹینٹ جانوروں اور ماحول کے لیے براہ راست زہریلے ہوتے ہیں اور ساتھ ہی ماحول میں داخل ہونے کے لیے موجود دیگر زہریلے آلودگیوں کی صلاحیت میں اضافہ کرتے ہیں۔ قیمت سرفیکٹینٹس کی قیمت جزوی طور پر خام تیل کی مارکیٹ پر منحصر ہے۔ سرفیکٹینٹس کی پیداوار کے لیے اسٹاک اجزاء کے طور پر، سرفیکٹینٹس پر بہت زیادہ انحصار کرنے والے پینٹ اس مارکیٹ سے متاثر ہوں گے۔ بڑے، ترکیب کرنے میں زیادہ مشکل ڈھانچے والے زیادہ پیچیدہ سرفیکٹینٹس تیار کرنا زیادہ مہنگا ہوتا ہے اور ان کی ایپلی کیشنز کی اختتامی مارکیٹ قیمت پر زیادہ اثر پڑتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، سادہ، تیار کرنے میں آسان اور زیادہ ماحول دوست سرفکٹینٹس زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال کیے جاتے ہیں۔ مزید دیکھیں سرفکٹینٹ لیچنگ حوالہ جات سرفکٹینٹ