رزین ها

● رزین‌پلی‌استر
رزینهای پلی استرغیر اشباع بطور گستردهای در سراسر دنیا استفاده میشوند. زنجیر اصلی پلیمری این رزین دارای اتصالات استری میباشد که از واکنش تراکمی یک ترکیب الکلی چند عاملی و یک اسید چند عاملی مانند گلیکول و اسید فوماریک تهیه میشود. در مثال اخیر بدلیل استفاده از یک اسید غیر اشباع، پیوندهای دوگانه در فواصل منظمی در زنجیر بوجود میآیند. این پیوندهای دوگانه، سایتهای دارای امکان شبکهای شدن توسط استایرن هستند و میتوانند موجب سخت شدن رزین و پخت شدن آن شوند. بنابراین با طراحی فرمول و کنترل اسیدهای اشباع و غیر اشباع، کاتالیستها، دما وزمان واکنش، مجموعه کاملی از رزینها را میتوان تولید نمود که برای کاربردهای مختلف مناسب باشند.
پلی استر غیر اشباع با استایرن مخلوط می‌شود و میتواند از طریق پیوندهای دوگانه موجود در هر دو جزء، شبکه‌ای شود. معمولا رزین به هنگام مصرف با استایرن مخلوط بوده و برای رسیدن به خواص مختلف دارای اجزای ذیل می تواند باشد:
۱ ) سیتم پخت؛ به منظور شروع و تسریع واکنش شبکهای شدن، در دمای محیط یا دمای بالا
۲ ) عوامل کنترل جریان پذیری؛ به منظور کنترل جریان رزین و جلوگیری از شُرّه کردن رزین در لایه گذاری سطوح عمودی و ریخته گری رزین
۳ ) جاذب uv به منظور افزایش مقاومت در برابر نور خورشید
۴ ) فیلر به منظور کاهش جمع شدگی و قیمت و ایجاد خواصی چون مقاومت شعله و آتش
۵ ) پیگمنت؛ به منظور رنگ دادن به قطعه و زیبایی آن- تغلیظ کننده‌ها؛ به منظور تغلیظ کردن فرمولاسیونهای مورد استفاده در SMC و BMC
۶ ) عوامل آغشته سازی؛ به منظور بهبود آغشته سازی فیلرها و الیاف با رزین به منظور حصول چسبندگی مناسب
۷ ) رها ساز حباب؛ به منظور سهولت در خروج حباب از رزین و کاهش حفره در محصول نهایی
۸ ) رها سازی قالب؛ به منظور تسهیل جدا شدن قطعه از قالب و جلوگیری از تابیدگی و صدمه به سطح قطعهرزینهای پلی استردر فرایندهای مختلفی از قبیل لایه گذاری دستی، پاشش رزین، RTM، ریخته گری، پلتروژن، SMC و BMC قابل استفاده‌اند.
کامپوزتهای پلی استر – شیشه به لحاظ حجم مصرف، بیشترین اهمیت را دارا هستند و یافتن نمونه‌ هایی از این مواد در محل کار و زندگی ما بسیار آسان است.کامپوزیتهای پلی استری تا دمای حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد مقاومند ولی مداومت حضور در این دما و دماهای بالاتر موجب افت خواص آن میشود. همچنین بعد از پخت، حدود ۵ تا ۸ % حجمی جمع شدگی (Shrinkage) دارند. در مورد کاربرد الیاف شیشه به همراه رزین پلی استر باید از ژل کوت مناسب استفاده کرد تا از نفوذ رطوبت به فصل مشترک الیاف و رزین جلوگیری شود. بدلیل طبیعت قطبی ساختار پلیمری، کاربرد آنها در نزدیکی وسایل الکتریکی با فرکانس بالا محدودیت دارد.
● رزین‌وینیل‌استر
وینیل استرها محصول واکنش رزینهای اپوکسی با اسیدهای غیر اشباع اتیلنی میباشند بجز حالات خاص، معمولا رزینهای وینیل استر دارای انتهای غیر اشباع میباشند. این انتها میتواند واکنش شبکه‌های شدن را انجام دهد و نیز میتواند پلیمریزاسیون زنجیرهای وینیل استر را انجام دهد و یا اینکه به همراه استایرن کوپلیمر شود.
اکثر وینیل استرهای مرسوم با استریفیکاسیون یک رزین دی اپوکسید با یک اسید مونوکربوکسیلیک غیر اشباع، ساخته میشوند. میتوان آنها را به تنهایی با واکنش رادیکال آزاد پخت نمود و یا در مونومری مانند استایرن حل نمود و رزین مایع بدست آورد. در این صورت، وینیل استر را میتوان مانند رزین پلی استر استفاده نمود.
رزینهای وینیل استر خواص چقرمگی و مقاومت شیمیایی بسیار بهتری نسبت به رزینهای پلی استر دارند. زنجیر اصلی اپوکسی سازنده وینیل استر، موجب پیدایش چقرمگی و ازدیاد طول کششی بالاتر میشود. جرم مولکولی رزینهای وینیل استر به انتخاب نوع اپوکسی بکار رفته بستگی دارد. به این دلیل، استحکام کششی، ازدیاد طول، نقطه نرمی و واکنش پذیری رزین نهایی توسط جرم مولکولی و ساختار اولیه تعیین میشود. این موضوع، این امکان را بوجود میآورد که برای کاربردهای مختلف خواص مختلف طراحی شود.
رزینهای وینیل استر در مقایسه با پلی استرهای غیر اشباع مقاومت شیمیایی خوبی دارند.
بخشی از این ویژگی مربوط به عدم حضور پیوندهای استری در زنجیره اپوکسی میباشد. اتصالات اجزاء پلیمر، توسط پیوندهای فنیل استری انجام میگیرد. این اتصالات درمقایسه با اتصالات استری در برابر اکثر محیطهای شیمیایی بویژه در شرایط قلیایی شدید مقاومترند.
اتصال استری تنها در انتهای زنجیر وینیل استر وجود دارد. این امر حملات عوامل شیمیایی را به حداقل می‌رساند.
● رزین اپوکسی
رزینهای اپوکسی به عنوان رزینهای اپوکسید نیز شناخته میشوند. ویژگی شناسه این رزینها دارا بودن بیش از یک گروه epoxy-۲و۱ در ساختار مولکولی است. این گروه ممکن است در بدنه زنجیر باشد ولی معمولاَ در انتها قرار دارد.
در شرایط مناسب واکنش، گروه اپوکسی میتواند با اسیدها، ایندرید اسیدها، آامینها و الکل واکنش تراکمی به همراه جابجایی هیدروژن به گروه اتیلن اکسید، بدهد. این واکنشها امکان افزایش طول زنجیر یا شبکهای شدن را بدون آزاد کردن مولکولهای کوچک مانند آب فراهم میکند. بنابراین محصولات اپوکسی در مقایسه با اکثر رزینهای گرما سخت، جمع شدگی کمتری در اثر پخت نشان میدهند.
باید متذکر شد که محدوده وسیعی از رزینهای اپوکسی و محصولات شبکهای شده متنوعی وجود دارد. ساختار شیمیایی رزینهای اپوکسی شامل دو بخش اپوکسی و غیر اپوکسی میباشد. بخش غیر اپوکسی ممکن است آلیفاتیک، سیلکوآلیفاتیک و یا هیدروکربن شدیداَ حلقوی باشد. در عمل محصول واکنش بیس-فنل A و اپی کلروهیدرین اغلب رزینهای اپوکسی متداول را تشکیل میدهند. این محصولات ۸۰ تا ۹۰% سهم بازار را به خود اختصاص داده‌اند.
قبلا رزین اپوکسی تقریبا تنها به عنوان پوشش سطح استفاده میشد. قبل از جنگ جهانی دوم، بالا بودن هزینههای تولید بیس فنل A و اپی کلروهیدرین مانع از تجاری شدن کاربرد رزین اپوکسی شده بود. تلاشهای بعدی و ابداع روشهای تولید جدید، موجب پیدایش مقبولیت اقتصادی این رزینها شد. در حال حاضر نیمی از رزینهای تولید شده در کاربردهای روکش سطح استفاده میشوند. باقیمانده در صنایع الکتریکی و الکترونیک، هوا فضا و ساختمان و سایر کاربردها، استفاده میشوند. بر حسب تناژ، مصرف اپوکسی حدود یک دهم پلی استر میباشد.
اپوکسی گروههای عاملی فعال زیادی دارد و میتواند در حضور عوامل پخت وهاردنرها، یک ساختار شبکهای را تشکیل دهد.
▪ خواص محصولات پخت شده اپوکسی بستگی دارد به:
۱) نوع اپوکسی
۲) نوع و مقدارهاردنر
۳)میزان شبکهای شدن
۴)طبیعت و حجم مواد افزودنی
در بازار عوامل پخت متنوعی با ویژگیهای طول عمر، انعطاف، پخت سریع و سمیت کم وجود دارند.
ساختار مولکولی و خواص رزین پخت شده، بستگی به طبیعت سیستم پخت دارد. اگر چه سیستمهای پخت مختلفی وجود دارد، ولی میتوان آنها را به دو گروه آمینها و انیدریدها تقسیم کرد.
رزینهای اپوکسی و عوامل پخت تنها اجزاء یک فرمولاسیون نیستند. برای برخی کاربردها، ممکن است اپوکسی اصلاح نشده دارای خواص نامطلوبی از قبیل ویسکوزیته بالا، گران قیمت بودن و مقاومت ضربه پایین در برخی کاربردهای ویژه باشد. بنابراین باید دراغلب موارد توسط موادی چون رقیق کننده، چقرمه کننده، فیلر و تقویت کننده همراه شود. انتخاب صحیح رزین،هاردنر و افزودنیها اجازه میدهد که خواص مورد نظر تامین شود. این تنوع عامل عمده رشد پایه اپوکسیها در مدتهای طولانی است.
▪ علاوه بر این ساختار متنوع، اپوکسیها دارای ویژگیهای ذیل نیز هستند:
۱) مقاومت شیمیایی عالی (بویژه در محیطهای قلیایی)
۲) چسبندگی خوب به مجموعهای از بسترهای مختلف
۳) استحکام کششی، فشاری و خمشی بسیار بالا
۴) پایین بودن جمع شدگی پخت
۵) پایداری ابعادی
۶) عایق عالی الکتریسیته
۷) دوام بالا در پیری و شرایط سخت محیطی
۸) قابلیت پخت در دماهای مختلف
۹) مقاومت خستگی ممتاز
۱۰) بی بو و بی مزه
رزینهای اپوکسی در کاربردهای مختلفی از قبیل پوشش سطح، چسب، روکش دهی، ابزار سازی و کامپوزیتها، استفاده میشوند.
چند لایه‌های رزین اپوکسی از اهمیت فوق العادهای در صنایع هواپیماسازی برخوردارند. بسیاری از قطعات ساختاری از جنس الیاف کربن و رزین اپوکسی جایگزین آلیاژهای فلزی مرسوم شده و نتایج مطلوبی نیز داشتهاند. همچنین از این رزین به همراه الیاف آرامید، در ساخت موتور راکت و کپسولهای تحت فشار به روش رشته پیچی استفاده میشود.
علاوه بر آن رزینهای اپوکسی بطور وسیعی به همراه الیاف و ساختارهای لانه زنبوری برای ساخت ملخ هلی کوپتر استفاده میشود. رزینهای اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن و آرامید در ساخت قایقهایی که در آنها ضمن حفظ وزن، استفاده بیشتر از فضا در همان استحکام مورد نظر است، بجای پلی استر- شیشه استفاده می‌شوند.
همچنین کامپوزیتهای آرامید – اپوکسی برای جایگزین فولاد در کلاه خودهای جنگی استفاده میشوند.

شبکه ایران ـ کامپوزیت