رزین‏ اپوکسی

رزین‏ اپوکسی

رزین‏ اپوکسی چیست؟

رزین‏ اپوکسی پلی‏‌اترهایی هستند که از واکنش تراکمی ترکیبات دارای گروه‌‏های عامل اپوکسید با الکل‌‏ها و بویژه فنل­‌های چند ظرفیتی حاصل می­گردد مشروط به اینکه در ترکیب حاوی گروه اپوکسید یک عامل فعال و قابل جایگزینی دیگر نیز موجود باشد.

تمام رزین‏‌های اپوکسی خطی هستند و 2 تا عامل اکسیران در دو انتهای زنجیر دارند. گروه اپوکساید متشکل از دو اتم کربن است که با یک پیوند به یکدیگر و یک پیوند به شکل پل به یک اتم اکسیژن متصل هستند و یک حلقه سه تایی تشکیل می­‌دهند که حلقه سه تایی بوجود آمده را گروه عامل اپوکسید می­‌نامند. شکل یک حلقه اپوکسید (اکسیران) را نشان می­دهد.

2HC
CH2
O

گروه اپوکسید بسیار واکنش‏گر است و دلیل عمده آن همانطور که بیان شده وجود پتانسیل بالا در حلقه سه تایی و تمایل این حلقه به باز شدن و یا تخریب است که مسلما با آنمتالپی منفی همراه است، به عبارت دیگر از نقطه نظر ترمودینامیکی باز شدن حلقه اکسیران همیشه با آزاد شدن مقداری انرژی همراه می­‌باشد.

رزین‏‌های اپوکسی بر پایه بیس فنل A بیشترین مصرف را در ساخت رزین اپوکسی دارا می‏‏باشد و از بیس فنل A و اپی کلروهیدرین سنتز می­شوند.

اپی کلرو هیدرین (1-2 اپوکسی- 3- کلرو پروپان) مایعی است بی رنگ با بوی ضعیف و نسبتا مطبوع می­باشد. اپی کلرو هیدرین دارای دو گروه عامل می­باشد، گروه اپوکسید و اتم کلر و هر دو در مجاورت قلیا تحت تاثیر قرار می­گیرد، بویژه گروه اپوکسید و بخصوص زمانی که در مجاورت اپی کلرو هیدرین ترکیباتی با اتمهای هیدروژن فعال وجود داشته باشد. اپی کلرو هیدرین ترکیبی است بسیار واکنش‏گر و با بسیاری از ترکیبات شیمیایی به سهولت وارد فعل و انفعال می­گردد.

بیس فنل A (4-‘4 دی هیدروکسی، 2-2 دی فنیل پروپان) با جرم مولی 228/3 گرم بر مول قابل حل در استن، دی اتیل اتر می­باشد و لازم است اشاره شود که حرف Aاز استون مشتق می‏شود مانند بیس فنل F که منظور از F فرم­آلدهید است.

تقسیم ‏بندی ساختاری رزین‏‌های اپوکسی

موارد استفاده رزین اپوکسی

رزین‏‌های اپوکسی را به طور عام می­توان از دو جنبه تقسیم ‏بندی نمود:

1. از لحاظ ساختار شیمیایی

رزین‏‌های با ساختار آروماتیک، رزین‏‌های آلیفاتیک و رزین‏‌های دارای ساختار شیمیایی سیکلوآلیفاتیک می­‌باشد.

مهمترین رزین‏‌های اپوکسی ساختار آروماتیک داشته و عموما بر پایه بیس فنل A ساخته می‏‌شوند. این رزین‏‌ها از لحاظ گروه‏‌های اپوکسید دو عاملی بوده و در صورتیکه بیس فنل A با بیس فنل F جایگزین شود رزین‏های حاصل چند عاملی یعنی دارای گروه‏‌های اپوکسید متعدد خواهند بود. به این نوع رزین‏‌ها بعضا نوکسی نیز اطلاق می­شومد زیرا در ساخت آنها عملا نوالاک­ها نقش دارند.

2. از نقطه نظر سخت‏‌شوندگی (اختلاط با هاردنر):

از نظر چگونگی سخت شدن رزین‏‌های اپوکسی را می­توان به سه گروه تقسیم کرد.

  • گروه‌‏های دارای اپوکسید اکوی والانت تا 250: در شرایط معمولی به صورت مایع بوده و عمدتا با پلی‏‌آمین­ها و آنیدریدهای آلی سخت می­شوند. بیشترین کاربرد این رزین‏ها در پوشش‌‏های اپوکسی فاقد حلال می­باشد.
  • گروه‏‌هایی که در شرایط معمولی جامد بوده و دارای اپوکسید اکوی والانت بین 450 تا 1000 می‌­باشند. این رزین‏‌ها که دارای مولاریته نسبتا پایین هستند با ترکیبات آمین مانند پلی‌‏آمین‏ها، پلی‌­آمینو آمیدها، بازهای مانیش و… سخت می­شوند. بیشترین مصرف را در رنگ‏‌ها و لاک­‌های اپوکسی دو جزئی دارا می‌باشند.
  • گروه رزین‏‌های دارای اپوکسید اکوی والانت تا 5000 که معمولا از طریق گروه‌‏های هیدروکسیل با ایزوسیانات‏ها سخت می­‌شوند. لازم به ذکر است که با افزایش مولکولاریته درصد گروه‏‌های هیدروکسیل موجود در رزین بر خلاف آنچه که در مورد گروه‏‌های اپوکسید صادق است افزایش می­یابد.

از لحاظ تعداد و تنوع بیشترین رزین‏های اپوکسی آنهایی هستند که در ساخت رنگ و لاک و همچنین انواع پوشش‏‌های حفاظتی مورد استفاده قرار می­گیرند و غالبا محصول ترکیب بیس فنل A و اپی کلرو هیدرین هستند.

کاربرد رزین‏‌های اپوکسی

رزین اپوکسی

خواص رزین‏‌های اپوکسی و مواد حاصل از آنها را می­توان به طور خلاصه به شرح زیر عنوان نمود:

قدرت چسبندگی بسیار خوب روی سطوح مختلف، سختی، استحکام، انعطاف‏‌پذیری قابل قبول، ثبات نوری نسبی، عایق بودن، فاقد بو، مقاومت رطوبتی بالا، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و… با توجه به خواص مذکور این رزین‏‌ها کاربردهای فراوانی داشته و روز به روز بر مواد مصرف و دامنه­‌ی کاربرد آنها افزوده می­گردد، کاربرد انواع رزین‏‌های اپوکسی عبارتند از:

  • پوشش‌‏های سخت ‏شونده در محیط جهت حفاظت از خوردگی
  • پوشش‏‌های مقاوم در صنایع ساختمانی از جمله کف سالن­‌های صنعتی
  • رنگ‏‌ها و پوشش‌‏های پودری
  • رنگ‌ها و پوشش‌ها جهت استفاده در وسایل تزئینی
  • پودرهای قابل پرس شدن
  • انواع چسب‌ها
  • مواد پلیمری تقویت شده با الیاف
  • پوشش‏‌های سخت‏شونده در حرارت
  • ملاتهای اپوکسی (خود تراز شونده)

رنگ‏های اپوکسی پودری

رنگ‌های اپوکسی پودری

اولین پودرهایی که به روش الکترواستاتیک مورد استفاده قرار گرفتند پودرهای با ساختار شیمیایی اپوکسی بودند که از اواسط سالهای 1960به بازار عرضه شدند. و امروزه درصد زیادی از رنگ‌‏های پودری را به خود اختصاص می­دهند. دلایل رشد روزافزون استفاده از این نوع رنگ‏‌ها را می­توان در نکات ذیل خلاصه نمود: خواص ضدخوردگی بسیار خوب، چسبندگی فوق‌­العاده، توان بسیار خوب ذرات در جذب بار الکتریکی، تنوع فراوان در فرمولاسیون، عوامل مثبت زیست محیطی و بالاخره قیمت نسبتا مناسب.

رزین‏‌های اپوکسی مصرفی در این رنگ‏ها در اکثر موارد رزین‌‏های ساخته شده بر پایه بیس فنل Aو اپی کلروهیدرین بوده و دارای اپوکسی اکوی والانت 900-800 می­‌باشد. در این شرایط رزین‏‌های مذکور قابل پودر شدن (آسیاب شدن) بوده و هنگام آسیاب کردن موارد دیگر مورد نیاز از جمله سخت‏کننده مورد نیاز به آن اضافه می­شود، سپس پودر حاصل از طریق الکترواستاتیک روی سطوح مورد نظر پاشیده می­شود.

رنگ‌‏های پودری اپوکسی را می­توان از لحاظ شرایط سخت‌­شوندگی به سه گروه تقسیم نمود.

الف) عامل پخت (سخت شونده) معمولی با شرایط سخت‏‌شوندگی حدود 200 درجه سانتی گراد و 20-10 دقیقه

ب) سخت‏شونده با شرایط حدود 200 درجه سانتی گراد و 5-4 دقیقه

پ) و بالاخره گروه سوم که بسیار سریع سخت می­شوند و در حرارت 250 درجه سانتی­گراد در کمتر از یک دقیقه عمل می­کنند، این گروه معمولا روی صفحات از پیش گرم شده و نسبتا ضخیم اعمال می­گردد.

بیشتر بخوانید: رنگ پودری چیست؟ 

سرعت سخت‏ شوندگی به قدری زیاد است که سخت شدن پس از اعمال در کوره معمولا ضرورتی پیدا نمی­کند. زیرا ضخامت سطح به حدی است که گرمای لازم را برای مدتی در خود نگهداری می­کند و این گرما قادر است لایه‏‌های رنگ را سخت کند.

  • از نقطه نظر شیمیایی مهمترین گروه سخت­کننده‏ها در رنگ‏های پودری بر پایه رزین‏های اپوکسی دی سیان دی آمید و مشتقات آن می­باشد. ساختار شیمیایی دی سیان دی آمید و یک دی سیان دی آمید اصلاح شده در شکل (29) نشان داده شده است.

جهت هر مولکول سخت‏کننده دی سیان دی آمید معمولا 5-4 گروه اپوکسید مصرف شده و در حرارت حدود 200 درجه سانتی گراد پخت انجام می­شود. البته می­توان به کمک شتاب‏دهنده‏ها (کاتالیزورها در حرارت­های پایین­تری پخت را انجام داد و از این طریق در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. مکانیزم سخت شدن رزین اپوکسی با عامل پخت آمینی (در رنگ‏های پودری دی سیان دی آمید) در مطالب بالا کاملا نشان داده شده است.

شکل 30- مکانیزم سخت شدن رزین اپوکسی با آنیدرید

  • دومین گروه از سخت­کننده‏ها از لحاظ اهمیت و میزان مصرف آنیدریدهای پلی‏‌اسیدهای آلی می­باشند، مانند هگزا هیدروفنالیک آنیدرید که در حرارت بالا واکنش میکند و مکانیزم سخت شدن با این گروه از عامل پخت به این صورت است که ابتدا با گروه‌‏های هیدروکسیل و سپس با گروه‌‏های اپوکسید رزین وارد فعل و انفعال می­شود. شکل 30 مکانیزم را نشان می­دهد.

این پلی‏‌آنیدریدها برای رنگ‏‌های پودری به صورت جامد و برای رنگ‏‌های غیر پودری اپوکسی به صورت محلول استفاده می­شود و در هر دو حالت از طریق حرارت سخت می­شوند. فیلم‌­های کوره ه­ای حاصل خواص کاربردی بسیار خوبی از لحاظ مقاومت­‌های شیمیایی، انعطاف‏پذیری و چسبندگی داشته و عاری از بو هستند.

  • و نهایتا گروه دیگر سخت ­کننده‏‌های مناسب برای رنگ‏‌های اپوکسی پودری، پلی‏‌استرهای اسیدی (دارای گروه‏‌های فعال کربوکسیل) هستند که محصولات حاصل از آنها و رزین‏‌های اپوکسی را معمولا هیبرید می­گویند.

رزین‏‌های اپوکسی با سخت­ کننده‏‌های پلی‏‌استری به دو روش سخت شده و تشکیل فیلم می­دهند.

الف) سخت شدن و تشکیل فیلم از طریق حرارت: به این ترتیب که اختلاط این رزین با رزین‏‌های دیگر و قرار گرفتن مخلوط در حرارت باعث سخت شدن می­شود.

ب) سخت شدن یا تشکیل فیلم به روش اکسیداتیو (هواخشک).

مکانیزم فعل و انفعالات در رزین اپوکسی با عامل پخت استری به این صورت است که هم گروه‏های اپوکسید موجود در رزین یک پل استری و در جوار آن یک گروه هیدروکسیل جدید و همچنین گروه‏های هیدروکسیل موجود در رزین در ترکیب با مولکول­های دیگری از اسید چرب موجود قابل استریفیکاسیون هستند. با انتخاب نوع و میزان اسید چرب به عنوان شریک واکنش برای رزین اپوکسی این خواسته عملی می­گردد که مورد الف و یا ب مورد نظر است. مکانیزم سخت شدن رزین اپوکسی با عامل پخت استری در شکل (31) نشان داده شده است.

 

رنگ‌ها و پوشش‌ها جهت استفاده در وسایل تزئینی

یکی دیگر از موارد استفاده رزین اپوکسی در وسایل تزئینی است که به دلیل سخت شوندگی بالا و شفافیت آن شهرت بسیار زیادی در این صنعت پیدا کرده‌است. که افراد علاقمند به هنر با رزین اپوکسی وسایل زیادی را ساخته و طراحی می‌کنند.

 

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا